NL8701864A - ARTICULATED ARM. - Google Patents

Description

* · ’ ί i* · Ί i

Aa

Hw/Mv/10 VelgheHw / Mv / 10 Velghe

Uit scharnierbare geledingen bestaande armArticulated articulated arm

De uitvinding heeft betrekking op een uit scharnierbare geledingen bestaande arm, zoals een manipulator, met een door een ondersteuning gedragen vast eind en een een gereedschap of werkstuk dragend vrij eind, waarbij elk scharnier is 5 voorzien van bestuurbare blokkeemiddelen teneinde de geledingen ten opzichte van elkaar te immobiliseren.The invention relates to an articulated arm, such as a manipulator, with a fixed end supported by a support and a free end carrying a tool or workpiece, each hinge being provided with controllable blocking means in order to articulate the articulations relative to one another to immobilize.

De uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op een niet aangedreven arm, zoals veelvuldig bij robots het geval is, maar op een arm waarbij de aandrijving door een ex-10 terne kracht, bijv. de handkracht van de gebruiker tot stand wordt gebracht. Daarbij is het bekend dat de scharnieren tussen de geledingen door blokkeemiddelen kunnen worden gefixeerd of geïmmobiliseerd, zodat het vrije einde van de arm op een willekeurige plaats in de ruimte blijft staan zodra de 15 externe kracht verdwijnt en de scharnieren zijn geblokkeerd.The invention more particularly relates to a non-driven arm, as is often the case with robots, but to an arm in which the drive is effected by an external force, e.g. the hand force of the user. It is known here that the hinges can be fixed or immobilized between the joints by blocking means, so that the free end of the arm remains in any position in the space as soon as the external force disappears and the hinges are blocked.

Een dergelijke arm wordt gebruikt voor het langdurig vasthouden van een voorwerp, het ondersteunen van lasten en dergelijke, hetgeen voor personen veel krachtsinspanning zou vergen. Een dergelijke arm vindt bijv. toepassing bij de alge-20 mene chirurgie·voor bijv. wondspreiding.Such an arm is used for holding an object for a long time, supporting loads and the like, which would require a great deal of effort for persons. Such an arm is used, for example, in general surgery for, for example, wound spread.

Hierbij is het van belang dat de arm zo robuust mogelijk wordt uitgevoerd teneinde verplaatsingen ten gevolge van flexibiliteit van de arm zoveel mogelijk te voorkomen. Een robuuste arm vraagt echter een relatief zware konstruktie 25 hetgeen nadelen met zich meebrengt wat betreft de krachtsdo-sering die de gebruiker bij het vrije eind van de arm moet uitoefenen om een bepaalde positie te bereiken. Vooral bij chirurgische toepassingen is het van belang dat de gebruiker nauwkeurig weet welke krachten hij op het weefsel uitoefent.It is important here that the arm is made as robust as possible in order to prevent displacements due to flexibility of the arm as much as possible. However, a robust arm requires a relatively heavy construction, which has disadvantages in terms of the amount of force that the user has to exert at the free end of the arm to reach a certain position. Especially in surgical applications, it is important that the user knows exactly what forces he exerts on the tissue.

30 De bekende armen van het in de aanhef beschreven type zijn daarvoor niet goed geschikt.The known arms of the type described in the preamble are not well suited for this.

De uitvinding beoogt een arm te verschaffen waarmee bovengenoemd wordt voorkomen, welke arm zich volgens de uitvinding onderscheidt doordat bij een of meer scharnierassen een 8701864 * -2- i * ' een draaimoment compenserend orgaan is aangebracht voor het opnemen van het vrij ten opzichte van een geleding beweegbare gewicht van de geledingen naar het vrije einde.The object of the invention is to provide an arm with which the above is prevented, which arm is distinguished according to the invention in that a torque compensating member is arranged at one or more pivot axes for receiving the free relative to a articulation movable weight of the articulations towards the free end.

Aangezien het gewicht van de volledige arm in alle stan-5 den volledig of bijna volledig is gecompenseerd kan de gebruiker door het uitoefenen van een kracht op de kop nauwkeurig weten welke kracht hij op het in de kop geklemde gereedschap of werkstuk uitoefent, doordat de gewichtscomponent van de arm zelf ontbreekt.Since the weight of the full arm is fully or almost fully compensated in all positions, the user can know precisely by applying a force to the head what force he is exerting on the tool or workpiece clamped in the head because the weight component of the arm itself is missing.

10 Volgens een verdere ontwikkeling van de uitvinding be staat het compensatieorgaan uit een vast met de ene geleding verbonden huis met een zich concentrisch om de scharnieras uitstrekkende kamer en een met de andere geleding verbonden, in de kamer ondergebracht reaktielichaam.According to a further development of the invention, the compensation member consists of a housing fixedly connected to one articulation with a chamber extending concentrically about the pivot axis and a reaction body accommodated in the chamber connected to the other articulation.

15 Met een dergelijke uitvoering kan men het compensatie orgaan relatief klein vlak bij de scharnieras tussen de geledingen aanbrengen.With such an embodiment, the compensation member can be arranged relatively small close to the hinge axis between the articulations.

Volgens een eerst uitvoeringsvorm kan het reaktielichaam bestaan uit een in de kamer aangebrachte zwenkbare vaan, die ί 20 dichtend aansluit op de binnenwand van de kamer. Met een dergelijke uitvoering is zowel een passief compensatiesysteem door middel van de ontstane gasveerbuffer resp. een aktief gascompensatiesysteem mogelijk. In de aktieve uitvoering is volgens de uitvinding één zijde van de kamer aangesloten op 25 een drukbron, terwijl de andere zijde van de kamer met de atmosfeer in verbinding staat.According to a first embodiment, the reaction body can consist of a pivotable vane arranged in the chamber, which seal adjoins the inner wall of the chamber. With such an embodiment, both a passive compensation system by means of the gas spring buffer or resp. an active gas compensation system possible. In the active embodiment, according to the invention, one side of the chamber is connected to a pressure source, while the other side of the chamber is in communication with the atmosphere.

Volgens weer een andere uitvoering is het mogelijk om het reaktieorgaan uit te voeren als een mechanische veer, bijv. spiraalveer.According to yet another embodiment, it is possible to design the reaction member as a mechanical spring, e.g. spiral spring.

30 De arm kan verder volgens de uitvinding zijn uitgevoerd met blokkeermiddelen die zijn gevormd door een met de ene geleding verbonden en op een drukbron aansluitbaar busvormig ballonlichaam, waarvan de cilindrische buitenwand zich concentrisch om de scharnieras uitstrekt en afsteunt tegen een 35 daarmee concentrische cilindrische binnenwand van een met de andere geleding verbonden naafvormig lichaam.The arm can further be designed according to the invention with blocking means which are formed by a bus-shaped balloon body connected to the one articulation and connectable to a pressure source, the cylindrical outer wall of which extends concentrically around the pivot axis and rests against an inner wall of this concentric cylindrical a hub-shaped body connected to the other articulation.

Met een dergelijke uitvoering van het blokkeermiddel zijn relatief kleine scharnierkonstrukties mogelijk met een 8701864 k -3- hoog kleinmoment, dat wil zeggen dat er een groot wrijvings-moment rond de scharnieras kan worden opgewekt.With such an embodiment of the blocking means relatively small hinge constructions are possible with an 8701864 k -3-high small moment, that is to say that a large friction moment can be generated around the hinge axis.

Het verbeteren van dit moment kan tot stand worden gebracht door tassen de ballon en de naaf aan te brengen, zich 5 axiaal uit te strekken stroken, welke door de ballon tegen de binnenwand van het naafvormig lichaam worden gedrukt.Improving this moment can be accomplished by applying bags to the balloon and the hub, axially extending strips which are pressed by the balloon against the inner wall of the hub-shaped body.

Een dergelijke konstruktie leent zich eveneens voor het immobiliseren van het kopelement van de arm waarin het gereedschap of werkstuk kan worden opgenomen. Daartoe is 10 volgens de uitvinding elke strook verlengd tot buiten het naafvormig lichaam, welk verlengd einddeel is voorzien van een universele koppeling van het kopelement. Het kopelement is dankzij de universele koppeling in alle richtingen ten opzichte van de voorlaatste geleding van de arm beweeg-15 resp. verdraaibaar, waardoor een grote bewegingsvrijheid van het ingespannen gereedschap of werkstuk kan worden verzekerd.Such a construction is also suitable for immobilizing the head element of the arm in which the tool or workpiece can be received. For this purpose, according to the invention, each strip is extended beyond the hub-shaped body, which extended end part is provided with a universal coupling of the head element. Thanks to the universal coupling, the head element is movable in all directions relative to the penultimate articulation of the arm. rotatable, which ensures a great freedom of movement of the clamped tool or workpiece.

Bij voorkeur wordt zowel het ballonlïchaam als de com-pensatieorganen bij de scharnieren tussen de geledingen pneumatisch aangestuurd, waarbij echter twee onafhankelijk van 20 elkaar werkende pneumatische voedingssystemen volgens de uitvinding worden gebruikt. Bij het bewegen van de arm door het ontlaten van het ene pneumatische systeem voor de blokkeeror-ganen een vrije beweging van de arm worden verkregen, zonder dat de gewichtscompenserende werking wordt onderbroken. Het 25 andere pneumatische systeem is echter geschikt voor het nauwkeurig aanpassen van het compensatiemoment aan een bepaalde stand van de arm t.g.v. de door het verplaatsen van het gewicht veranderde draaimoment in de scharnieren.Preferably, both the balloon body and the compensation members at the hinges between the articulations are pneumatically actuated, however, two independently operating pneumatic feeding systems according to the invention are used. When the arm is moved, by releasing the one pneumatic system for the blocking members, a free movement of the arm is obtained without interrupting the weight-compensating effect. The other pneumatic system is, however, suitable for accurately adjusting the compensation moment to a certain position of the arm as a result of the torque in the hinges changed by the displacement of the weight.

Bovengenoemde en andere kenmerken zullen blijken uit de 30 hiernavolgende figuurbeschrijving van een tweetal uitvoe-ringsvoorbeelden. In de tekening toont:The above and other features will become apparent from the following figure description of two exemplary embodiments. In the drawing shows:

Pig. 1 een perspektivisch aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van de arm, welke pneumatisch is aangestuurd,Pig. 1 is a perspective view of a first embodiment of the arm, which is pneumatically actuated,

Pig. 2 een perspektivisch aanzicht van een scharnier 35 tussen twee geledingen op vergrote schaal van de arm uit fig. 1, waarbij enkele delen zijn weggebroken,Pig. 2 is a perspective view of an articulated hinge 35 between two articulations of the arm of FIG. 1, with some parts broken away,

Fig. 3 een perspektivisch bovenaanzicht van het vertikaal staande kopelement van de arm uit fig. 1 op vergrote schaal, 8701864 f w -4-Fig. 3 is an enlarged perspective top view of the vertically standing head element of the arm of FIG. 1, 8701864 f w -4-

Fig. 4 en 5 telkens een dwarsdoorsnede volgens IV-IV en V-V in fig. 3,Fig. 4 and 5 each show a cross-section according to IV-IV and V-V in fig. 3,

Fig. 6 een perspektivisch aanzicht van een deel van de scharnier tussen twee geledingen op vergrote schaal van een 5 tweede uitvoeringsvorm.Fig. 6 is an enlarged perspective view of a part of the hinge between two articulations of a second embodiment.

De in fig. 1 getoonde arm bestaat uit een drietal geledingen 1, 2 en 3 waarbij verondersteld wordt dat geleding 1 scharnierend aan een vaste steun 4 is aangebracht. De soort van de steun is willekeurig en kan bijv. met een klemvoet 10 worden uitgedrukt, een ophangmiddel voor plafondbevestiging en dergelijke. De derde geleding 3 heeft een door een rubber mof 5 afgeschermd vrij eind waarin een in alle richtingen beweegbare kopelement 6 is gekoppeld. Het kopelement 6 dient voor het opnemen van een willekeurig gevormd gereedschap of 15 werkstuk 7.The arm shown in fig. 1 consists of three articulations 1, 2 and 3, it being assumed that articulation 1 is hinged to a fixed support 4. The type of the support is arbitrary and can be expressed e.g. with a clamping foot 10, a suspension means for ceiling mounting and the like. The third section 3 has a free end shielded by a rubber sleeve 5 in which a head element 6 movable in all directions is coupled. The head element 6 serves to receive an arbitrarily shaped tool or workpiece 7.

In de getoonde uitvoeringsvorm kan de gehele arm met de geledingen om een verder niet aangegeven vertikale as A-A verdraaid worden, terwijl tussen de geledingen een scharnier met scharnieras B-B is aangebracht. Met een dergelijke arm 20 kan dus het vrije einde van de geleding 3 op elke willekeurige ruimtelijke coördinaat worden gebracht, waarbij ten opzichte van die coördinaat nog het gereedschap of werkstuk 7 ' alzijdig instelbaar is, hetgeen hieronder nader wordt toegelicht.In the embodiment shown, the entire arm can be rotated with the articulations about a vertical axis A-A, which is not further indicated, while a hinge with articulation axis B-B is arranged between the articulations. With such an arm 20, the free end of the articulation 3 can thus be brought to any spatial coordinate, with the tool or workpiece 7 'being adjustable on all sides relative to that coordinate, which is explained in more detail below.

25 Thans volgt een beschrijving van het volgens de uitvin ding uitgevoerde scharnier tussen de geledingen, hetgeen in detail is getoond in fig. 2. Hoewel in fig. 2 het scharnier tussen de geleding 1 en 2 is getoond, zal het duidelijk zijn dat een dergelijke konstruktie ook tussen de andere geledin-30 gen kan worden toegepast.A description is now given of the hinge between the articulations constructed according to the invention, which is shown in detail in Fig. 2. Although in Fig. 2 the hinge between articulation 1 and 2 is shown, it will be clear that such a construction can also be used between the other ranks.

Het scharnier bestaat uit een met een wang 10 van geleding 2 vast verbonden holle spil 11. De holle spil 11 heeft aan de rechter zijde in fig. 2 een kop 12 met vierkante gestalte dat past in een overeenkomstig gevormd blind gat van 35 een centraal lichaam 13. Het centrale lichaam 13 vertoont een einddeel rond hét vierkante blinde gat waarop een lager 14 is bevestigd. Naast het lager is een qua diameter groter deel met schroefgang 15 aangebracht, waarop een sluitring 16 schroefbaar is. Rond het centrale lichaam 13 is een ballonvormig lichaam 17 geschoven waarvan de buitenwand concen- 8701864 -5-The hinge consists of a hollow spindle 11 fixedly connected to a cheek 10 of articulation 2. The hollow spindle 11 has a head 12 of square shape on the right-hand side in fig. 2 which fits into a correspondingly shaped blind hole of a central body. 13. The central body 13 has an end section around the square blind hole on which a bearing 14 is mounted. In addition to the bearing, a larger diameter with screw thread 15 is provided, on which a washer 16 can be screwed. A balloon-shaped body 17 is slid around the central body 13, the outer wall of which is concentric. 8701864 -5-

'V"V

trisch ten opzichte van de spil 11 ligt en waarvan de vrije eindrand ligt vastgeklemd tussen het centrale lichaam 13 en de ring 16, één en ander zodanig dat er een luchtdichte verbinding plaatsvindt.is located trically relative to the spindle 11 and the free end edge of which is clamped between the central body 13 and the ring 16, such that an airtight connection takes place.

5 De andere geleding 1 draagt aan het einde een vast daar mee verbonden naafvormig element 18 dat aan de binnenzijde is uitgevoerd met een concentrisch om de spil 11 gelegen cilindrische binnenwand. Deze is bekleed met frictiemateriaal 19.The other articulation 1 carries at the end a fixed hub-shaped element 18 connected thereto, which is constructed on the inside with a cylindrical inner wall concentrically about the spindle 11. It is covered with friction material 19.

Tussen het frictiemateriaal 19 en het ballonvormige lichaam 10 17 zijn een aantal in radiale zin vrij beweegbare segmentvormige stroken 20 aangebracht, die zich in axiale zin parallel aan de spil 11 en tot in de sluitring 16 uitstrekken. Het naafvormig lichaam 18 is vast bevestigd aan een op het lager 14 steunende eindring 21, die door middel van bouten is vast-15 gebout aan een flens 22 van een zich rond de spil 11 uitstrekkend huis 23. Dit huis vertoont een kamer, welke een segmentvormige gestalte heeft en zich concentrisch ten opzichte van de spil 11 uitstrekt. Aan de spil 11 is vast een vaan 24 bevestigd, welke langs de omtrek is voorzien van een 20 dichtingsrand 25, welke gasdicht aansluit op de binnenwand van de segmentvormige kamer 23. De kamer is'voorts voorzien van een flens 26, waarin een gasdicht lager 27 past, dat afsteunt op de spil 11. met een dergelijke konstruktie is derhalve het naafvormig lichaam 18 tesamen met de kamer 23 met 25 geleding 1 draaibaar om de spil 11, waarbij anderzijds de spil 11 met de vaan 24 vast is verbonden aan het centrale lichaam 13 en het ballonvormig lichaam 17, welk stelsel met geleding 2 mee beweegt.Between the friction material 19 and the balloon-shaped body 10, a number of radially movable segment-shaped strips 20 are arranged, which axially extend parallel to the spindle 11 and into the washer 16. The hub-shaped body 18 is fixedly attached to an end ring 21 supported on the bearing 14, which is bolted to a flange 22 of a housing 23 extending around the spindle 11. This housing has a chamber which has a segmental shape and extends concentrically with the spindle 11. Fixed to the spindle 11 is a vane 24, which peripherally is provided with a sealing edge 25, which gas-tightly connects to the inner wall of the segment-shaped chamber 23. The chamber is also provided with a flange 26, in which a gas-tight bearing 27, which rests on the spindle 11. with such a construction, the hub-shaped body 18, together with the chamber 23 with articulation 1, is rotatable about the spindle 11, while on the other hand the spindle 11 is fixedly connected with the vane 24 to the central body 13 and the balloon-shaped body 17, which system moves with articulation 2.

Opgemerkt wordt dat de spil 11 een kanaal 28 heeft dat 30 aansluit op een kanaal 28' in het centrale lichaam dat uitmondt in de buitenwand van dat lichaam en in*verbinding staat met de door het ballonvormig lichaam 17 omgrensde ruimte.It is noted that the spindle 11 has a channel 28 which connects to a channel 28 'in the central body which opens into the outer wall of that body and is connected to the space enclosed by the balloon-shaped body 17.

Voorts heeft de kamer 23 een aansluitstomp 29, welke stomp kan worden bevestigd op leidingen van een pneumatisch 35 of ander gevoed systeem.Furthermore, the chamber 23 has a connecting stub 29, which stub can be attached to pipes of a pneumatic or other fed system.

Het scharnier werkt daarbij als volgt. Indien het kanaal 28 niet onder druk wordt gebracht door een fluidum zal het ballonvormig lichaam 17 niet worden opgeblazen en kan de geleding 2 vrij ten opzichte van de geleding 1 draaien. Zodra 8701864 Λ = -t -6- echter een druk op de leiding 28 wordt geplaatst, wordt het ballonvormig lichaam 17 onder druk gebracht, waardoor de stroken 20, die in radiale zin vrij beweegbaar zijn, tegen het frictiemateriaal 19 worden gedrukt, waardoor er een vaste 5 verbinding tussen het centrale lichaam 13 en het naafvormig lichaam 18 tot stand wordt gebracht, waardoor het scharnier wordt gefixeerd en de geledingen 1 en 2 ten opzichte van elkaar worden geïmmobiliseerd.The hinge works as follows. If the channel 28 is not pressurized by a fluid, the balloon-shaped body 17 will not inflate and the articulation 2 can rotate freely relative to articulation 1. However, as soon as 8701864 de = -t -6- is placed on the pipe 28, the balloon-shaped body 17 is pressurized, whereby the strips 20, which are freely movable in the radial sense, are pressed against the friction material 19, whereby a fixed connection is established between the central body 13 and the hub-shaped body 18, whereby the hinge is fixed and the joints 1 and 2 are immobilized with respect to each other.

Via een ander drukmedium op kanaal 29 wordt de ruimte 30 10 aan de bovenzijde van de vaan 24 onder druk gebracht, waardoor er een koppel volgens de pijl P1 rond de spil 11 wordt opgewekt, welk koppel de geleding 2 in de richting van de pijl P1 wil doen draaien. De druk op het systeem is zodanig dat juist het gewicht van geleding 2 en daarop aansluitende 15 geledingen wordt gecompenseerd. Het andere deel van de kamer 23 staat met de atmosfeer via stomp 31 in verbinding.Via another pressure medium on channel 29, the space 30 at the top of the vane 24 is pressurized, whereby a torque according to the arrow P1 is generated around the spindle 11, which couple the joint 2 in the direction of the arrow P1 want to make it run. The pressure on the system is such that the weight of articulation 2 and subsequent 15 articulations is compensated for. The other part of the chamber 23 communicates with the atmosphere via stub 31.

Mocht echter de arm zodanig worden verdraaid dat geleding 1 door de vertikale component beweegt, dan zal het andere deel van de kamer 23 onder druk kunnen worden geplaatst om * 20 een tegenovergesteld koppel op het scharnier te kunnen uitoefenen en aldus het dan ontstane gewicht te compenseren. Het tegenoverliggende deel van de kamer aan de andere zijde van de vaan 24 wordt daarbij met de atmosfeer in verbinding gesteld.However, if the arm is rotated such that articulation 1 moves through the vertical component, the other part of chamber 23 may be pressurized to apply opposite torque to the hinge and thus compensate for the weight then created . The opposite part of the chamber on the other side of the vane 24 is thereby communicated with the atmosphere.

25 Terugkerend naar fig. 1 is het voedingssysteem schema tisch daarin aangetoond. Via een schakelkast 35, welke wordt gevoed door een niet getoonde drukbron, kunnen de leidingen 36 en 37 parallel naast elkaar worden gevoed met een drukmedium, bijv. lucht, de voeding wordt door schakelkast 35 sepa-30 raat gehouden, zodanig dat ook bij wegval van de druk uit de drukbron de leidingen 36, 37 geleidelijk aan worden ontspannen teneinde ingrepen door personeel mogelijk te maken.Returning to Fig. 1, the power system is schematically shown therein. Via a switch box 35, which is fed by a pressure source (not shown), the lines 36 and 37 can be fed parallel to each other with a pressure medium, e.g. air, the power supply is kept separate by switch box 35, such that even in the event of failure From the pressure from the pressure source, the conduits 36, 37 are gradually released to permit personnel intervention.

Desgewenst kan voedingslijn 36' worden aangebracht voor het verkrijgen van een dubbele regeling waarbij de schakel-35 kast 35 hetzij lijn 36 hetzij 36' met de atmosfeer in verbinding brengt.If desired, power line 36 'can be provided to provide dual control with switch box 35 connecting either line 36 or 36' to the atmosphere.

Thans wordt overgegaan tot beschrijving van de koppeling van het kopelement 6 aan de laatste geleiding 3, dat wordt 8701864 i V· -7- u geacht vast te zitten aan het centrale lichaam 13 van een langsscharnier aan het vrije einddeel van geleiding 3. een-voudigheidshalve zijn voor het langsscharnier dezelfde refe-rentiecijfers voor dezelfde onderdelen aangegeven. Ook hier 5 is een ballonlichaam 17 toegepast dat zich concentrisch om de scharnieras B-B uitstrekt. Rond het lichaam zijn zich axiaal uitstrekkende segmentvormige lichamen gerangschikt, zie ook fig. 4, waartegen aan de buitenzijde strookvormige elementen 20 aanliggen. Tussen de strookvormige elementen 20 en het 10 naafvormig lichaam 18 is een frictiemateriaal 19 aangebracht.Description will now be made of the coupling of the head element 6 to the last guide 3, which is considered to be fixed to the central body 13 of a longitudinal hinge on the free end part of guide 3. a- For the sake of simplicity, the same reference numerals for the same parts are indicated for the longitudinal hinge. Here, too, a balloon body 17 is used which extends concentrically around the pivot axis B-B. Axially extending segment-shaped bodies are arranged around the body, see also fig. 4, against which strip-shaped elements 20 abut on the outside. A friction material 19 is arranged between the strip-shaped elements 20 and the hub-shaped body 18.

In deze uitvoeringsvorm van het langsscharnier strekken de strookvormige lichamen 20 zich ver uit buiten het naafvormig lichaam 18, waarbij zij door ruime openingen 41 in de bovenste en/of onderste kopflens 42 heen steken en 15 derhalve een in axiale en ook radiale zin vrije beweging ten opzichte van het naafvormige lichaam 18 kunnen ondergaan.In this embodiment of the longitudinal hinge, the strip-shaped bodies 20 extend far beyond the hub-shaped body 18, protruding through large openings 41 in the upper and / or lower head flange 42 and, therefore, in an axial and also radial sense free movement. with respect to the hub-shaped body 18.

Aan het ondereinde van elke strook 20 is en universeel koppeling 43 gemonteerd, die is verbonden met een bij bij het kopelement 6 behorende bevestigingsbout 44. In de getoonde 20 uitvoeringsvorm zijn een viertal langwerpige stroken 20 aangebracht die elk zijn voorzien van een universeel koppeling 43, zodat er een viertal in een cirkelvormige opstelling zijn gerangschikt. Het kopelement 6 en een met het naafvormig element 18 verbonden sluitvlak 45 zijn onderling gekoppeld door 25 een vijfde universeel koppeling 46. Deze laat een verdraaiing maar geen axiale verandering van het kopelement 6 tot de laatste geleding 3 toe.A universal coupling 43 is mounted at the bottom end of each strip 20 and is connected to a fixing bolt 44 associated with the head element 6. In the embodiment shown, four elongated strips 20 are provided, each of which is provided with a universal coupling 43, so that four of them are arranged in a circular arrangement. The head element 6 and a closing surface 45 connected to the hub-shaped element 18 are mutually coupled by a fifth universal coupling 46. This permits a rotation but no axial change of the head element 6 to the last articulation 3.

Het kopelement 6 is opgebouwd uit een aantal aan elkaar bevestigde delen voor het onderbrengen van verschillende 30 funkties daarvan. Vanzelfsprekend kan het kopelement 6 op andere wijze zijn uitgevoerd.The head element 6 is built up from a number of parts fastened together for accommodating different functions thereof. The head element 6 can of course be designed in a different manner.

Het element is voorzien van een blinde boring 50, waarvan de schacht 75 van bijv. het gereedschap of werkstuk 7 wordt gestoken. In de boring van het element 6 steken nokken 35 51 uit, waarvan er een viertal in de getoonde uitvoeringsvorm zijn aangebracht. Boven de nokken is een sleufvormige uitsparing 52 in de kop aangebracht waarin een grendel 53 om een spil 54 verdraaibaar is. De spil 54 is door middel van een 8701864The element is provided with a blind bore 50, from which the shaft 75 of, for example, the tool or workpiece 7 is inserted. Cams 35 51 protrude into the bore of the element 6, four of which are provided in the embodiment shown. Above the cams is a slot-shaped recess 52 in the head in which a latch 53 is rotatable about a spindle 54. The spindle 54 is through an 8701864

VV

-8- hand te bedienen hefboom 55 te verdraaien tegen de werking van een terugstelveer 56 in.-8- rotate hand operated lever 55 against the action of a return spring 56.

Door het insteken van de schacht 75 welke ook met uitstekende nokken 57 is voorzien, kunnen de nokken 57 langs de 5 nokken 51 worden gevoerd en door het verdraaien over 90° boven de nokken 51 worden verdraaid. Vervolgens kan door het verstellen van de hefboom 55 de grendel 53 in de ruimte tussen de nokken 57 worden gebracht, zie fig. 5, waarmee het gereedschap of werkstuk onverdraaibaar in de blinde boring van 10 het kopelement 6 is geborgd.By inserting the shaft 75, which is also provided with protruding cams 57, the cams 57 can be guided along the cams 51 and can be rotated through 90 ° above the cams 51. Subsequently, by adjusting the lever 55, the bolt 53 can be brought into the space between the cams 57, see fig. 5, with which the tool or workpiece is secured in a rotatable manner in the blind bore of the head element 6.

Het losmaken van het gereedschap of werkstuk vindt in omgekeerde volgorde plaats en het zal duidelijk zijn dat met de getoonde uitvoeringsvorm op gemakkelijke wijze verschillend gevormde gereedschappen of werkstukken in het kopelement 6 kunnen worden aangebracht.The loosening of the tool or workpiece takes place in reverse order and it will be clear that with the embodiment shown, differently shaped tools or workpieces can easily be placed in the head element 6.

15 Het kopelement vertoont voorts een deel voorzien van een ontlaatkanaal 60, dat is voorzien van een ontlaatklep 61 dat is bediend door een drukknop 62. Het kanaal 60 sluit aan op de voedingsleiding 37 voor het opblazen van de ballonvormige lichamen,17 in de scharnieren.The head element further has a part provided with a relief channel 60, which is provided with a relief valve 61 operated by a push button 62. The channel 60 connects to the supply line 37 for inflating the balloon-shaped bodies 17 in the hinges.

i 20 In de kop is het kanaal 61 uitgevoerd met een vertakking 63, welke leidt naar een tegenoverliggende ontlaatklep met kleinere doorlaatopening 64, welke is bediend door een druk-stang 65 dat een onderdeel vormt van een ten opzichte van de kop 6 draaibare hefboom 66.In the head, the channel 61 is formed with a branch 63, which leads to an opposite relief valve with a smaller passage opening 64, which is operated by a push rod 65 which forms part of a lever 66 rotatable relative to the head 6 .

25 Het doel van de drukknop 62 en hefboom 66 is om ener zijds snel de druk in de leiding 37 te ontlaten, waardoor de scharnieren plotseling drukloos worden en de arm vrij beweegbaar wordt omdat het kanaal 37 dient voor het voeden van de ballonvormige lichamen 17 in de scharnieren.The purpose of the push button 62 and lever 66 is on the one hand to quickly relieve the pressure in the pipe 37, whereby the hinges suddenly become pressureless and the arm becomes freely movable because the channel 37 serves to feed the balloon-shaped bodies 17 in the hinges.

30 Bij nauwkeurige verplaatsing waarbij de druk slechts ge deeltelijk te worden ontlaten, bedient men de hefboom 66 zodanig dat slechts een geringe hoeveelheid lucht kan ontsnappen via het aftakkanaal 63 en ontlaatklep 64 waardoor onder wrijving nog een draaibeweging van de verschillende geledin- 35 gen ten opzichte van elkaar mogelijk is.With precise displacement whereby the pressure is only partially released, the lever 66 is operated in such a way that only a small amount of air can escape via the branch channel 63 and release valve 64, so that a rotational movement of the different ranks relative to friction occurs from each other.

Het zal duidelijk zijn dat met de getoonde scharnierkon-struktie van het kopelement 6 een bijzonder robuuste doch relatief kleine konstruktie is bereikt, waardoor het ingespan- 8701864 t -9-It will be clear that with the hinge construction of the head element 6 shown, a particularly robust but relatively small construction has been achieved, as a result of which the stressed 8701864 -9-

St nen gereedschap of werkstuk in de eenmaal ingestelde stand door het onder druk brengen van het systeem 37 onbeweeglijk in de ruimte wordt vastgehouden zonder verplaatsing ten gevolge van flexibiliteit in de arm.A tool or workpiece in the once-set position by pressurizing the system 37 is held immovably in space without displacement due to flexibility in the arm.

5 Fig. 6 toont in detail een tweede mogelijke uitvoe ringsvorm van het gewichtscompenserend orgaan hetgeen is aangegeven met een rond de spil 70, waaromheen een kamer 71 concentrisch is aangebracht in de ene geleding 11. de spil 70 is vast verbonden met de tweede geleding 2'. Tussen de spil 70 10 en de binnenwand van de kamer 71 is een compensatieorgaan in de vorm van een spiraalveer 72 aangebracht. Afhankelijk van het te compenseren gewicht kan de lengte van de spiraalveer en de veerconstante van zodanige grootte zijn dat door het verplaatsen van de arm het compenserend moment rond de spil 15 70 nauwelijks afwijkt van het draaimomènt rond de spil 70 ten gevolge van het zich verplaatsende gewicht van de geledingen.FIG. 6 shows in detail a second possible embodiment of the weight-compensating member, which is indicated by a around the spindle 70, around which a chamber 71 is arranged concentrically in one joint 11. the spindle 70 is fixedly connected to the second joint 2 '. A compensating member in the form of a coil spring 72 is arranged between the spindle 70 and the inner wall of the chamber 71. Depending on the weight to be compensated, the length of the coil spring and the spring constant can be of such a size that by displacing the arm the compensating moment around the spindle 70 hardly deviates from the torque around the spindle 70 due to the moving weight of the sections.

De uitvinding is niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen.The invention is not limited to the above-described embodiments.

87018648701864

Claims (11)

1. Uit scharnierbare geledingen bestaande arm, zoals een manipulator, met een door een ondersteuning gedragen vast eind en een een gereedschap of werkstuk dragend vrij eind, waarbij elk scharnier is voorzien van bestuurbare blokkeer- 5 middelen teneinde de geledingen ten opzichte van elkaar te immobiliseren, met het kenmerk, dat bij een of meer scharnierassen een een draaimoment compenserend orgaan is aangebracht voor het opnemen van het vrij ten opzichte van een geleding beweegbare gewicht van de geledingen naar het 10 vrije einde.1. Articulating articulated arm, such as a manipulator, having a fixed end supported by a support and a free end carrying a tool or workpiece, each hinge being provided with controllable locking means to immobilize the articulations relative to each other characterized in that one or more pivot axes provide a torque-compensating member for receiving the weight of the articulations movable freely relative to an articulation towards the free end. 2. Arm volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het compensatie orgaan bestaat uit een vast met de ene geleiding verbonden huis met een zich concentrisch om de schar-nieras uitstrekkende kamer en een met de andere geleding ver- 15 bonden, in de kamer ondergebracht reaktielichaam.2. Arm as claimed in claim 1, characterized in that the compensation member consists of a housing fixedly connected to one guide with a chamber extending concentrically about the pivot axis and a chamber connected to the other articulation in the chamber accommodated reaction body. 3. Arm volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, i dat het reaktielichaam een in -de kamer zwenkbare vaan is waarvan de omtreksrand dichtend aansluit op de binnenwand van de kamer.3. Arm as claimed in claims 1 and 2, characterized in that the reaction body is a vane pivotable in the chamber, the peripheral edge of which closes flushly with the inner wall of the chamber. 4. Arm volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de kamer aan een zijde van de vaan is aangesloten op een drukbron, en aan de andere zijde van de vaan met de atmosfeer in verbinding staat.Arm according to claim 3, characterized in that the chamber is connected to a pressure source on one side of the vane and communicates with the atmosphere on the other side of the vane. 5. Arm volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, 25 dat het reaktielichaam is gevormd door een mechanische veer.Arm according to claims 1 and 2, characterized in that the reaction body is formed by a mechanical spring. 6. Arm volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de blokkeermiddelen zijn gevormd door een met de ene geleding verbonden en op een drukbron aansluitbaar busvormig ballon-lichaam, waarvan de cilindrische buitenwand zich concentrisch 30 om de scharnieras uitstrekt en afsteunt tegen een daarmee concentrische, cilindrische buitenwand van een met de andere geleding verbonden naafvormig lichaam.6. Arm as claimed in claims 1-5, characterized in that the blocking means are formed by a bus-shaped balloon body connected to the one articulation and connectable to a pressure source, the cylindrical outer wall of which extends concentrically around the hinge axis and supports against a concentric, cylindrical outer wall of a hub-shaped body connected to the other articulation. 7. Arm volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat tussen de ballon en de naaf een of meer zich axiaal uitstrek- 35 kende stroken zijn aangebracht. 8701864 « ( ‘ -11-Arm according to claim 6, characterized in that one or more axially extending strips are arranged between the balloon and the hub. 8701864 «(" -11- 8. Arm volgens conclusie 6 en 7, met het kenmerk, dat elke strook tot buiten het naafvormig lichaam is verlengd, welk verlengd einddeel is voorzien van een universeel koppeling van een gereedschap of werkstuk opnemend kopele- 5 ment.8. Arm as claimed in claims 6 and 7, characterized in that each strip is elongated beyond the hub-shaped body, said elongated end part being provided with a universal coupling of a tool or workpiece receiving coupling element. 9. Arm volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk ballonlichaam door een pneumatische voeding is bestuurd, waarin de ballonlichamen parallel zijn geschakeld en waarbij het kopelement is voorzien van althans 10 een handbediende ontlaatklep.9. Arm as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that each balloon body is controlled by a pneumatic supply, in which the balloon bodies are connected in parallel and wherein the head element is provided with at least a manually operated relief valve. 10. Arm volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk compensatieorgaan door een tweede pneumatische voeding is bestuurd, welke compensatieorganen parallel aan elkaar zijn geschakeld.Arm according to any one of the preceding claims, characterized in that each compensating member is controlled by a second pneumatic supply, which compensating members are connected in parallel to each other. 11. Arm volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het kopelement is uitgevoerd met een boring voor het opnemen van de schacht van een gereedschap, welke boring is voorzien van tenminste een radiaal daarin stekende vaste nok, waarbij een tot in die boring te voeren 20 vergrendelnok is aangebracht. 8701864Arm as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the head element is formed with a bore for receiving the shank of a tool, which bore is provided with at least one fixed cam protruding radially therein, with a bore extending into said bore locking cam to be fed is provided. 8701864