DE3536747A1

DE3536747A1 - Gelenkmechanismus

Info

Publication number: DE3536747A1
Application number: DE19853536747
Authority: DE
Inventors: Yukio Kawasaki Kanagawa Ohtani; Kazuo Yokohama Kanagawa Tsuge; Satoshi Yokohama Kanagawa Uehara; Noriyuki Utsumi
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1984-10-15
Filing date: 1985-10-15
Publication date: 1986-04-24
Also published as: US4990050A; DE3536747C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Gelenkmechanismus beispielsweise für ein freies Ende eines Arms eines Industrieroboters .

Industrieroboter sind gewöhnlich mit biegbaren Gelenkmechanismen ausgestattet. In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 56-160 790 ist, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ein Gelenkmechanismus beschrieben, bei welchem ein Verbindungsmechanismus 3 mit Hilfe einer Gelenkverbindung mit einem Grundkörper 1 verbunden ist, der an einem Roboter kör per angebracht ist. Der Verbindungsmechanismus enthält einen oder mehrere Gelenkhebel 6, welche durch Gelenkstellen miteinander verbunden sind. An die Gelenkhebel sind an entgegengesetzten Enden mit Hilfe von Gelenken Verbindungsstäbe 2 angebracht. Der Gelenkhebel am freien Ende ist mit einem Arbeitswerkzeug k versehen. Dieser Gelenkmechanismus läßt sich durch einen Zylinder 5 betätigen, dessen Ko1benstange mit dem nächstliegenden Gelenkhebel 6 verbunden ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht .

Dieser Gelenkmechanismus besitzt einen relativ komplizierten Aufbau sowie große Abmessungen. Da eine große Anzahl von Gelenkhebeln und Universal ge 1enken erforderlich ist, ist die

Steifigkeit des Gelenkmechanismus relativ niedrig. Auch der Arbeitsbereich ist relativ eng. Ferner benötigt der Gelenkrnechanismus einen Staubschutz in Form einer Umhüllung, welcher verhindert, daß Staub an die Verbindungspunkte kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gelenkmechanismus zu schaffen, der einen einfachen Aufbau aufweist und welcher bei ausreichender Festigkeit in seinen Abmessungen verkleinert ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung gekennzei chnet.

Von Vorteil ist bei der Erfindung, daß der Gelenkmechanismus in einem ziemlich großen Bereich gebogen werden kann, so daß nur ein relativ kleiner Platzbedarf erforderlich ist.

Ferner ist der Gelenkmechanismus nach der Erfindung so ausgestattet, daß ein Staubschutz, beispielsweise in Form einer Umhüllung, überflüssig ist.

Durch die Erfindung wird ein Gelenkmechanismus geschaffen, der folgende Bestandteile aufweist:

Wenigstens drei starre Gelenkelemente, von denen jedes eine Achse aufweist und die in Reihe miteinander verbunden sind derart, daß zwei benachbarte Elemente zueinander um eine Rotationsachse drehbar sind, wobei die Rotationsachse dieser beiden benachbarten starren Gelenkelemente sich mit den Achsen der Elemente schneidet und jede Rotationsachse jedes starren Gel enkel ernent s die Rotationsachse des benachbarten Gelenkelements schneidet, einen ersten Drehmechanismus zum Drehen des jeweils zweiten starren Gelenkelements gegenüber den anderen starren Gelenkelementen und einen zweiten Drehmechanismus zum Drehen des anderen starren Gel enkel ernent s gegenüber dem jeweils zweiten starren Gelenkelement.

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

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines bekannten Gelenkmechan i smus;

Fig. 2 die Seitenansicht des Gelenkmechanismus in Fig. 1 in gebogener Stellung;

Fig. 3 schematisch in Seitenansicht einen Gelenkmechanismus, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. ^ schematisch eine Seitenansicht des Gelenkmechanismus in Fig. 3 beim Biegen in einer Richtung;

Fig. 5 schematisch eine Seitenansicht des Gelenkmechanismus in der Fig. 3 beim Biegen in der anderen Richtung;

Fig. 6 eine vergrößerte, teilweise gebrochene Ansicht

eines Axialschnitts des in Fig. 3 dargestellten Ge1enkmechanismus;

Fig. 7 einen Axialschnitt des Gelenkmechanismus in

Fig. 6 in abgebogener Stellung;

Fig. 8 einen Axialschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 9 einen Axialschnitt des in Fig. 9 dargestellten Gelenkmechanismus in gebogener Stellung;

Fig. 10 einen Axialschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 11 einen Axialschnitt des in der Fig. 10 dargestellten Gelenkmechanismus beim Biegen in einer Richtung;

Fig. 12 einen Axialschnitt des in Fig. 10 dargestellten Gelenkmechanismus beim Abbiegen in der anderen Richtung;

Fig. 13 einen Axiaischnitt einer modifizierten Ausführungsform des in der Fig. 10 dargestellten Ge-1enkmechani smus;

Fig. 14 in schematischer Darstellung einen Axialschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 15 in schematischer Darstellung einen Axialschnitt durch den in Fig. 14 dargestellten Gelenkmechan i smus;

Fig. 16 eine vergrößerte Axialschnittdarste 11ung des in Fig. 15 dargestellten Gelenkmechanismus;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht eines Industrieroboters mit einem Gelenkmechanismus, der dem fünften Ausführungsbeispiel entspricht;

Fig. 18 eine vergrößerte perspektivische Darstellung mit teilweise schnittbildlicher Ansicht des Drehmechanismus für den Gelenkmechanismus in Fig. 17;

Fig. 19 einen vergrößerten Axialschnitt des Gelenkmechanismus in Fig. 17;

Fig. 20 einen Axialschnitt durch den Gelenkmechanismus der Fig. 19 beim Biegen und

Fig. 21 einen Axialschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Bei der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungs beispiele werden für gleiche bzw. gleichwirkende Teile gleiche Bezugsziffern verwendet, wobei schon einmal beschriebene Teile nicht mehr erläutert werden.

In den Figuren 3 bis 5 ist der allgemeine Aufbau eines Gelenkmechani smus gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Der Gelenkmechanismus besitzt insgesamt die Form eines Zylinders, wenn er die in der Fig. 3 dargestellte Anordnung einnimmt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel des Gelenkmechanismus ist durch zwei schräg verlaufende Rotationsebenen 18 und 19, die gegenüber einer Achse Ik des Gelenkmechanismus schräg verlaufen, in drei Teile geteilt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Diese drei Teile sind in Reihe miteinander verbunden und enthalten ein Zwischenglied 11, ein erstes Endglied 12, das drehbar mit seinem einen Ende mit dem Zwischenglied 11 verbunden ist und ein zweites Endglied 13, das drehbar mit dem anderen Ende des Zwischenglieds 11 verbunden ist. Das erste Endglied 12 ist an einem nicht näher dargestellten Tragarm eines Industrieroboters gelagert, so daß es um seine Achse Ik sich drehen kann. Das erste Endglied 12 und das zweite Endglied 13 sind durch Kardangelenke 20 und 21 als Übertragungsmittel verbunden. Das erste Endglied 12 ist so" am Zwischenglied 11 befestigt, daß es sich gegenüber dem Zwischenglied 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. Das zweite Endglied 13 ist am Zwischenglied 11 so be-

festigt, daß sich diese beiden Teile gegeneinander um eine zweite Rotationsachse 16 drehen können, die senkrecht zur schrägen Rotationsebene 19 verläuft. Die Mitte des Kardangelenks 21 kann sich auf der Drehachse 16 befinden. Die erste und die zweite Drehachse 15 und 16 schneiden sich in einem bestimmten Winkel und kreuzen die gemeinsame Achse 14. Ein erster Drehmechanismus, welcher noch im einzelnen erläutert wird, dient zum Antrieb des Zwischenglieds 11, so daß dieses um die erste Rotationsachse 15 sich dreht. Ferner ist noch ein zweiter Drehmechanismus, der im einzelnen noch zu erläutern ist, vorgesehen, welcher das erste Endglied 12 und das zweite Endglied 13 um ihre entsprechenden Drehachsen 15 und 16 dreht. Der zweite Drehmechanismus enthält die Kardangelenke 20 und 21, um die Rotationsbewegung des ersten Endgliedes 12 auf das zweite Endglied 13 zu übertragen, so daß sich dabei das zweite Endglied 13 um die zweite Rotationsachse 16 dreht.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Gelenkmechanismus ist folgende: Die Kardangelenke 20 und 21 verhindern eine relative Drehung des ersten und zweiten Endgliedes 12 und 13 zueinander. Wenn das erste Endglied 12 gegenüber dem Tragarm des Roboters stationär gehalten ist und wenn bei dieser Stellung das Zwischenglied 11 durch den ersten Drehmecha-

o nismus um die erste Drehachse 15 in einer Richtung um 180

gedreht wir, folgt das zweite Endglied 13 dem Zwischenglied ohne Drehung, so daß das zweite Endglied 13 beispielsweise in eine in der Fig. 4 dargestellte Stellung gebracht wird, in welcher eine Achse 22 des zweiten Endglieds 13 die Achse 14 des ersten Endglieds 12 schneidet. Wenn das erste Endglied

ο
um 180 gegenüber dem Tragarm mi ttel s des zweiten Drehrnechanismus gedreht wird, wird das zweite Endglied 13 in entgegengesetzter Richtung in die in Fig. 5 dargestellte Stellung gebracht.

Der vorstehend beschriebene Gelenkmechanismus wird noch näher erläutert im Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7. Das Zwischenglied 11 besitzt eine im wesentlichen höh 1zy1indrisehe Form und ist mit schrägen, an entgegengesetzten Enden liegenden Endflächen 35 und 36 ausgestattet. Die Endflächen 35 und 36 liegen in den schrägen Rotationsebenen 18 und 19. Das erste Endglied 12 besitzt eine im wesentlichen höh 1zy1indrisehe Form und weist eine schräge Vorderfläche 23 auf. Die schräge Vorderfläche 23 verläuft parallel zur schrägen Rotationsebene 18 und liegt benachbart zur Endfläche 35 des Zwischenglieds 11. Das erste Endglied 12 besitzt an seiner Innenwand eine Trennwand 24. Das zweite Endglied 13 besitzt ebenfalls eine im wesentlichen höh 1zylindrisehe Gestalt. Das zweite Endglied 13 ist mit einer geschlossenen vorderen Wand

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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 Zwischenglieds 11. Das Zwischenglied 11 und das erste Endglied 12 besitzen an ihrer benachbarten Endfläche 35 und Vorderfläche 23 ein gemeinsames Kugellager 39. Das Kugellager 39 liegt koaxial zur ersten Rotationsachse 15. Das Zwischenglied 11 und das zweite Endglied 13 sind an der Endfläeche 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 das erste Endglied 12 drehbar gegenüber dem Zwischenglied 11 um die erste Rotationsachse 15, die senkrecht zur schrägen Rotationsebene 18 verläuft und welche außerdem die Achsen 14 und 17 kreuzt. Das zweite Endglied 13 ist drehbar gegenüber dem Zwischenglied 11 um die zweite Rotationsachse 16, welche senkrecht zur schrägen Rotationsebene 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. Das erste und das zweite Endglied 12 und 13 sind über die beiden Kardangelenke miteinander verbunden. Die beiden Kardangelenke 20 und 21 sind durch einen Verbindungsarm 47 miteinander verbunden. Der Verbindungsarm 47 erstreckt sich durch das Zwischenglied 11 ent-

lang der Achse 17 des Zwischenglieds. 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 Endglieds 13 und ist so angeordnet, daß die Mitte des Kardangelenks 21 am Schnittpunkt der Achsen 16, 17 und 22 liegt. Somit sind das erste Endglied 12 und das zweite Endglied 13 so angeordnet, daß sie sich gegeneinander nicht verdrehen können.

Ein weiteres Kardangelenk 49 ist als Teil eines ersten Drehmechanismus in der Trennwand 24 des ersten Endgliedes 12 vorgesehen, so daß seine Mitte 48 in der ersten Rotationsachse 15 liegt. Ein Arm 51 des Kardangelenkes 49 erstreckt sich axial durch die Trennwand 24 und ist in der Trennwand mittels eines Kugellagers 50 gelagert, so daß das Kardangelenk 49 um eine Achse 51a des Arms 51 drehbar ist. Ein anderer Arm 52 des Kardangelenks 49 ist aus einem Stück gebildet mit der einen Endfläche 35 des Zwischenglieds 11, so daß der Arm 52 sich von dieser einen Endfläche 35 in das erste Endglied 12 erstreckt. Das zweite Endglied 13 besitzt eine Werkzeugbefestigung 53, die beispielsweise durch Aufschrauben in der Mitte der Außenfläche der Vorderwand 25 vorgesehen ist.

Beim Betrieb des so aufgebauten Gelenkmechanismus ist der Arm 51 des Kardangelenks 49 mit einem Elektromotor M verbunden,

2 welcher den Arm in Drehung versetzt um seine Achse 51a. Der

Elektromotor M befindet sich an einem nicht näher darge-

2
stellten Tragarm eines Industrieroboters. Ferner ist das rückwärtige Ende des ersten Endglieds 12 mit einem Elektromotor M verbunden, welcher das erste Endglied 12 um seine

1
Achse 14 dreht. Der Elektromotor M ist ebenfalls am Trag-

1 arm des Industrierobotors befestigt.

Wenn das erste Endglied 12 gegenüber dem freien Ende des Arms stationär ist, wobei das erste Endglied 12 an einer Drehung gegenüber dem Tragarm gehindert ist und der Arm 51 des Kardangelenks 49 durch Einschalten des Motors M um die Achse

2 51a gedreht wird, beispielsweise in Richtung eines Pfeiles A in Fig. 6, wird das Zwischenglied 11 in Richtung eines Pfeiles B um das Kardangelenk 49 gedreht. Dabei folgt das zweite Endglied 13 diesem Positionswechsel, wodurch die Lage der Rotationsebene 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 das zweite Endglied 13 in die in Fig. dargestellte Position, wenn das Zwischenglied 11 um die erste

ο
Rotationsachse 15 um 180 gedreht wird.

.η-

Un das zweite Endglied 13 in eine Position zu bringen, die gegenüber der Achse 14 entgegengesetzt zu der in der Fig.

gezeigten Position liegt, wird der Arm 51 stationär gehal-

ten und das erste Endglied 12 um 180 um die Achse 14 gedreht .

In den Figuren 8 und 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Anstelle des Kardangelenks 49 beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Zahnr adnnmechani smus verwendet. Hierzu ist ein Stirnrad 61 im ersten Endglied 12 drehbar um die Achse 14 angeordnet. Eine Welle 62 des Stirnrades 61 ist mit einem Elektromotor M 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 Endgliedes 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 kärrmt mit dem Stirnrad 61. Das Kegelrad 66 befindet sich in einer Ausnehmung 64, die begrenzt wird von dem Lagerteil 63 und der Innenwand des ersten Endgliedes 12. Das Kegelrad 66 kärrmt mit einem Kegelrad 68, das an die rückwärtige Endfläche 35 des Zwischenglieds 11 angeformt ist. Das Kegelrad 68

liegt konzentrisch zur ersten Rotationsachse 15. Das Kegelrad 68 erstreckt sich in den vorderen Endteil des ersten Endgliedes 12.

Wenn die Welle 62 beispielsweise in Richtung eines Pfeiles D in der Fig. 8 gedreht wird, dreht sich das Zwischenglied 11 in Richtung eines Pfeiles F um die erste Rotationsachse 15 durch das Zusanrrnenwi r ken der Stirnräder 61 und 65 und der Kegelräder 66 und 68. Das zweite Endglied 13 wird dabei in eine in der Fig. 9 dargestellte Position gebracht, wenn das

ο
Zwischenglied 11 um 180 gedreht wird. Das zweite Endglied

13 kann in die Ausgangsstellung der Fig. 8 zurückgebracht

ο werden, wenn das Zwischenglied 11 um weitere 180 gedreht

wi rd.

Die Figuren 10 bis 12 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt ein erstes Endglied 72 eine hohlzylindrisehe Antriebswelle 7k, die an der Rückseite des ersten Endglieds befestigt ist, so daß sich die höh 1zylindrisehe Antriebswelle 7k koaxial von der Rückseite des ersten Endglieds 72 weg erstreckt. Die hohlzylindrisehe Antriebswelle 7k ist koaxial am vorderen Ende eines Tragarms 71 eines nicht näher dargestellten Industrieroboters befestigt. Eine weitere zylindrische Antriebs-

welle 75 ist koaxial in der hohlzyjindrisehen Antriebswelle 7k gelagert. Die Antriebswellen 74 und 75 werden von Kugellagern 76 und 77 gelagert, so daß sie um die Achse 17 des ersten Endglieds 72 drehbar sind. Die Antriebswelle 75 ist an einen Elektromotor M angeschlossen, und die hohlzylin-

k
drische Antriebswelle 7k ist an einen weiteren Elektromotor

M angeschlossen.
5

Ein Zwischenglied 79 besitzt ein Zahnrad 80 in Form eines Innenrads an seiner Rückseite 79a. Das Zahnrad 80 liegt koaxial zur ersten Rotationsachse 15. Das Zahnrad 80 ist drehbar mittels zweier Kugellager 81 und 81 an einem Lagerring 89 gelagert, welcher an einer Vorderseite 72a des ersten Endglieds 72 befestigt ist. Das Zahnrad 80 erstreckt sich in die Vorderseite 72a des ersten Endglieds 72 und kärrmt mit einem Kegelrad 7Z, welches am vorderen Ende der Antriebswelle 75 befestigt ist. Der erste Endteil 72 besitzt eine Welle 82, die aus einem Stück mit der Vorderseite 72a des ersten Endglieds besteht und welche koaxial zur ersten Rotationsachse 15 liegt und die Achse 17 schneidet. Die Welle 82 erstreckt sich in das Zwischenglied 79 und besitzt ein Kegelrad 83 an ihrem freien Ende.

Ein zweites Endglied 84 besitzt an seiner Rückseite 84a ein Kegelrad 85. Das Kegelrad &5 liegt koaxial zur zweiten Ro-

tationsachse 16. Das Kegelrad 85 erstreckt sich in das Zwischenglied 79 und ist mit Hilfe zweier Kugellager 86 und 86 drehbar am Zwischenglied 79 gelagert. Das Kegelrad 85 kärrmt mit dem Kegelrad 83. Die erste Rotationsachse 15 und die zweite Rotationsachse 16 schließen einen bestimmten Winkel θ ein.

Bei einer derartigen Konstruktion kann das Zwischenglied 79 um einen bestimmten Winkel β gedreht werden, wobei die Drehbewegung der Antriebswelle 75 gesteuert wird und die Drehbewegung dieser Antriebswelle über die Kegelräder 7S und 80 auf das Zwischenglied 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 das zweite Endglied 84 mit gleichem Drehwinke 1 übertragen. Da die erste Rotationsachse 15 und die zweite Rotationsachse 16 einen Winkel θ bilden, läßt sich, wie es in den Figuren 11 und dargestellt ist, der Gelenkmechanismus ausreichend biegen, wobei das zweite Endglied 84 auf jeden gewünschten Punkt innerhalb des Arbeitsbereichs des Gelenkmechanismus gerichtet werden kann. Die Drehwinkel α und β können durch eine voneinander unabhängige Steuerung der Antriebswellen 74 und 75

ο ο eingestellt werden. Wenn die Drehwinkel α= 0 undß = 0

betragen, befindet sich der Gelenkmechanismus in der in Fig.

ο 10 dargestellten Position. Wenn der Drehwinkel a = 0 und

der Drehwinkel ß= 180 betragen, befindet sich der Gelenkmechanismus in der in Fig. 11 dargestellten Position. Wenn

ο ο

der Drehwinkel _a= 180 und der Drehwinkel β = 0 betragen, befindet sich der Gelenkmechanismus in der in Fig. 12 dargestellten Position. 3e geringer der Winkel θ zwischen der ersten Drehachse 15 und der zweiten Drehachse 16 ist, um so größer ist der Arbeitsbereich des Gel enkmechan i srnus .

Die Figur 13 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Gelenkmechanismus der Fig. 10. Diese Ausführungsform unterscheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel darin, daß in einem ersten Endglied 91 mitläufende Kegelräder 95, 96 vorgesehen sind. Kegelräder 95 und 96 sind an einer Welle 98 befestigt, die drehbar an der Innenwand des ersten Endgliedes 91 gelagert ist. Die Welle 98 erstreckt sich senkrecht zur Achse des ersten Endgliedes 91. Die Drehung der Antriebswelle 75 wird über Kegelräder 7&, 95, 96 und 97 auf ein Zwischenglied 79 übertragen, so daß das Zwischenglied 79 sich gegenüber dem ersten Endglied 91 um die erste Rotationsachse 15 dreht. Die Ausstattung des Gelenkmechanismus wird noch dadurch verbessert, daß ein rotierendes Betätigungsorgan, das nicht näher dargestellt ist, am Werkzeugbefestiger 53 an der Vorderwand 25 des zweiten Endgliedes 84 befestigt werden kann

In den Figuren Ik und 15 ist schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom dritten Ausführungsbeispiel in der Fig. 10 im wesentlichen dadurch, daß höh 1zylindrisehe zweite und dritte Zwischenglieder 100 und 101 vorgesehen sind. Das erste, zweite und dritte Zwischenglied 79, 100 und 101 sowie das erste und zweite Endglied 72 und &k sind in Reihe miteinander verbunden, so daß benachbarte Glieder relativ zueinander verdrehbar sind. Die Zwischenglieder sind so angeordnet, daß sie um die ersten und zweiten Rotationsachsen 15 und 16 sowie um weitere Rotationsachsen 116 und 118 sich drehen können. Jeweils zwei benachbarte Rotationsachsen schneiden sich mit einem bestinrrnten Winkel, wobei alle Rotationsachsen 15, 116, 118 und 16 so ausgerichtet sind, daß sie die Achse 17 des ersten Endgliedes 72 schneiden. Hierzu sind die Rotationsachsen zickzackförmige angeordnet, wenn der Gelenkmechanismus die in der Fig. Ik dargestellte Position einnimmt. Die Drehbewegung der Antriebsweile 75 wird auf die Zwischenglieder 79 und 101 über einen ersten Rotationsübertragungsmechanismus 105, der zwei Zahnräder enthält, übertragen. Die Rotation der Antriebswelle 7k wird vom ersten Endglied 72 über das Zwischenglied 101 auf das zweite Endglied &k über einen zweiten Rotationsübertragungsmechanismus 103, welcher ebenfalls Zahnräder enthält, übertragen. Aufgrund des ersten und zweiten Rotationsübertagungsmechanismus können das

erste und zweite Endglied 72 und 84 sowie das Zwischenglied 100 gegenüber den Zwischengliedern 79 und 101 in Drehung versetzt werden.

Wenn beim Betrieb beispielsweise die Antriebswelle 75 des ersten Drehmechanismus um die Achse 17 in Drehung versetzt wird, wobei das erste Endglied 72 am Tragarm 71 des Industrieroboters stationär gehalten wird, wird die Drehbewegung der Antriebswelle 75 über die ineinandergreifenden Zahnräder 78 und 80 auf das erste Zwischenglied 79 übertragen. Dabei wird das erste Zwischenglied 79 in Drehung versetzt, welches hinwiederum das dritte Zwischenglied 101 über die ineinandergreifenden Zahnräder 111 und 113 in Drehung versetzt. Wenn die Antriebswelle 74 des zweiten Drehmechanismus sich dreht, wobei die Antriebswelle 75 gegenüber dem Tragarm 71 des Roboters stationär gehalten wird, dreht sich das erste Endglied 72, wodurch das zweite Zwischenglied 100 über die Zahnräder 83 und 117 in Drehung versetzt wird. Hieraus resultiert die Drehung des zweiten Endgliedes 84, welche über die ineinandergreifenden Zahnräder 119 und 121 vermittelt wird.

Wenn durch die Betätigung des ersten Drehmechanismus das erste

ο Zwischenglied 79 gegenüber dem ersten Endglied 72 um 180 verdreht wird, wird der Gelenkmechanismus aus der in der Fig. 14 gezeigten Position in die in Fig. 15 gezeigte Position ge-

bracht. Während dieser Drehung des ersten Zwischengliedes 79 ändert die Achse P des zweiten Endgliedes 84 bzw. ein nicht näher dargestelltes Arbeitswerkzeug, welches am zweiten Endglied 84 befestigt ist, kontinuierlich seine Richtung aus der in der Fig. 14 dargestellten Stellung, beispielsweise in die in der Fig. 15 dargestellte Richtung. Durch unabhängige Steuerung des ersten und zweiten Drehmechanismus kann die Achse P des zweiten Endgliedes 84 an jeden gewünschten Punkt innerhalb des Arbeitsbereichs des Gelenkmechanismus gelangen.

In Fig. 16 sind Einzelheiten des vierten Ausführungsbeispiels dargestellt. Das erste Zwischenglied 79 unterscheidet sich teilweise von dem des dritten Ausführungsbeispiels in der Fig. 10 dadurch, daß ein Kegelrad 111 an eine schräge vordere Endwand 79a des ersten Zwischengliedes 79 um die Rotationsachse 116 befestigt ist, wobei das Kegelrad 111 durch eine schräge Rückwand 100b des zweiten Zwischenglieds 100 sich hindurch erstreckt. Das zweite Zwischenglied 100 besitzt eine nach innen gerichtete, in die Innenwand eingeformte Lagerung 125. Die Lagerung 125 ist mit einer zweiten Welle 127 versehen, welche senkrecht durch die Mitte der Rückwand 100b des zweiten Zwischengliedes 100 um die Drehachse 116 sich erstreckt. Die zweite Welle 127 besitzt ein Kegelrad 117, das

mit dem Kegelrad 83 des ersten Endgliedes 72 im ersten Zwischenglied 79 kämmt. Das zweite Zwischenglied 100 wird von zwei Kuge11 ager paar en 129 und 129 sowie 131 und 131 an einem zylindrischen Trägerteil des Kegelrads 111 gelagert, so daß es um die Rotationsachse 116 drehbar ist. Die Lagerung 125 des zweiten Zwischengliedes 100 besitzt ferner eine dritte Welle 133, die senkrecht durch die Mitte der schrägen Rückwand 101b des dritten Zwischenglieds 101 um die Rotationsachse 118 sich erstreckt. An der dritten Welle 133 ist ein Kegelrad 119 befestigt, welches mit einem Kegelrad 121 des zweiten Endglieds 84 innerhalb des dritten Zwischenglieds 101 kämmt. An der schrägen Rückwand 101b des dritten Zwischenglieds 101 ist ein Kegelrad 113 um die Drehachse 118 in der gleichen Weise wie das Kegelrad 111 angeordnet, so daß das Kegelrad 11.3 durch die schräge Vorderwand lOia des zweiten Zwischenglieds 100 ragt und mit dem Kegelrad 111 des ersten Zwischenglieds 79 kämmt. Das dritte Zwischenglied 101 wird von zwei Kugel 1agerpaar en 137 und 137 sowie 139 und 139 am zweiten Zwischenglied 100 gelagert, so daß es um die Rotationsachse 118 drehbar ist. Das zweite Endglied 84 besitzt eine Trennwand 141, welche der schrägen vorderen Wand 101a des dritten Zwischenglieds 101 gegenüberliegt. Die Trennwand 141 weist eine vierte Welle 143 auf, die einstückig ausgebildet ist und die sich durch die Mitte der vorderen Wand 101a in das dritte Zwischenglied 101 entlang der Rota-

tionsachse 16 erstreckt. An der vierten Welle 143 befindet sich ein Kegelrad 121, welches mit dem Kegelrad 119 innerhalb des dritten Zwischenglieds 101 kämmt. Die Welle 143 wird am dritten Zwischenglied 101 mittels zweier Kugellager 145 und 145 um die Rotationsachse 16 drehbar gelagert.

Die Figuren 17 bis 20 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses weist einen Grundkörper 151 auf, auf weichem drehbar eine Drehscheibe 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 Drehscheibe besitzt an ihrer Oberfläche zwei parallele Haltebügel 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 dargestelll-

ten 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 Elektromotor ist hierzu mit der waagrechten Welle 161 verbunden. Der Arm 163 wird mit Hilfe eines Elektromotors 169 verschwenkt. Dieser Elektromotor 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 175a ist am einen 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 Gelenkmechanismus 181 sowie drei Elektromotore 183, 185 und 187 am hinteren Endstück.

Die Elektromotore 183, 185 und 187 dienen zum Antrieb des Gelenkmechanismus 181. Der Antriebsmotor 183 ist mit der hohlzylindrischen Antriebswelle 7k über ein Reduktionsgetriebe (Fig. 18) verbunden. Das Reduktionsgetriebe enthält ein Zahnrad 191, weiches an einer Antriebswelle 195 des Elektromotors 183 befestigt ist. Ferner besitzt das Reduktionsgetriebe ein Zahnrad 193, welches mit der Antriebswelle 74 verbunden ist und welches mit dem Zahnrad 191 kämmt. Die An-

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triebswelle 74 erstreckt sich axial im Arm 163 und wird mit Hilfe von Lagern 76 (Fig. 19) 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 7k erstreckt. Die hohlzy1indrisehe 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. 10. Der Elektromotor 187 ist über ein drittes Reduktionsgetriebe 209 mit einer Antriebswelle 211 verbunden, die sich konzentrisch durch die Antriebswelle 201 erstreckt. Die Antriebswelle 201 ist an der Innenwand der hohlzylindrischen Antriebswelle 201 durch ein Lager 213 (Fig. 19) 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 känrmt . Die An-

triebswellen 7k, 201 und 211 sind mit dem Gelenkmechanismus 181 verbunden.

Der Gelenkmechanismus 181 entspricht im wesentlichen dem Gelenkmechanismus in der Fig. 10, soweit es die äußeren Formen des ersten und zweiten Endgliedes und des Zwischengliedes betrifft. Der Gelenkmechanismus 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 Endglied 223 koaxial am vorderen Ende der Antriebswelle 7k befestigt. Das Kegelrad 83, das an der Welle 82 des ersten Endgliedes 223 befestigt ist, kämmt mit einem Kegel rad 225, das an einer am zweiten Endglied 229 befestigten Welle 227 befestigt ist. Die Welle 227 erstreckt sich entlang der zweiten Rotationsachse 16 und ragt in das Innere eines Zwischenglieds

231. Die Antriebswelle 201 besitzt an ihrem vorderen Ende ein Kegelrad 233, welches mit dem am Zwischenglied 231 befestigten Kegelrad 80 kärrmt. Zwischen der Welle 82 und dem Kegelrad 80 ist koaxial ein Doppelkegel rad 235 angeordnet, das um die erste Rotationsachse 15 der Welle 82 drehbar mit Hilfe von Lagern gelagert ist.

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Das Doppe 1kege1 rad 235 besitzt einen hohlzylindrischen Teil mit zwei Kegelrädern 237 und 239, die an entgegengesetzten Enden des hohlzy1indrisehen 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 Doppe 1kege1 rad 247 gebildet. Das zweite Doppe 1 kegel rad 247 ist koaxial um die Welle 227 angeordnet, so daß das Kegelrad 245 in das zweite Endglied 229 hineinragt. Das zweite Doppe 1kege1 rad 247 wird mit Hilfe von zwei Lagern an der Welle 227 und an der Innenwand einer Öffnung 251 des Zwischenglieds 231 gelagert, so daß das zweite Doppelkegelrad um die zweite Rotationsachse 16 drehbar ist. Das Kegelrad 245 des zweiten Doppel kegelrads 247 kämmt mit einem Kegelrad 253 an der Befestigungswelle 221. Die Befestigungswelle 221 besitzt einen Flansch 255, der einstückig angeformt ist. Ein hinteres Ende der Befestigungswelle 221 erstreckt sich konzentrisch durch einen hohizylindrisehen Teil 259 eines Trägerteils 257 und wird mit Hilfe von Kugellagern gelagert, so daß die Bef es t i gungswel. 1 e 221 drehbar um die Achse 22 des zweiten Endgliedes 229 ist. Das Trägerstück besitzt einen Flansch 261, der sich am vorderen Teil des

hohlzylindrisehen Teils 259 radial nach außen erstreckt. Der Flanschteil 261 ist mit dem vorderen Ende des zweiten Endglieds 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 zu verschwenken. Hieraus resultiert eine vertikale Bewegung des Arms 163. Wenn der Elektromotor 169 eingeschaltet wird, wird der Arm 163 über den Hebelmechanismus 171 in vertikaler Richtung verschwenkt.

Beim Einschalten des Elektromotors 1S3 wird die Antriebswelle 74 über das Reduktionsgetriebe angetrieben, und das erste Endglied 223 wird um die Achse 17 gedreht. Diese Drehbewegung des ersten Endgliedes 223 wird über die Kegelräder 83 und 225 auf das zweite Endglied 229 übertragen, so daß das zweite Endglied sich um die zweite Rotationsachse 16 dreht. Beim Einschalten des Elektromotors 1S5 wird über das Reduktionsgetriebe 197 die Antriebswelle 201 angetrieben. Dabei wird das Zwischenglied 231 um die erste Rotationsachse 15 über die Kegelräder 233 und 80 angetrieben. Wie beim Ge-

1enkmechanismus in der Fig. 10 kann der Ge 1enkmechanismus in jede gewünschte Richtung durch Ändern des Winkels des Zwischenglieds 231 zum ersten und zweiten Endglied 223 und 229 eingestellt werden. Das Gleiche gilt für die Positionierung des Armes 163. Wenn der Elektromotor 187 eingeschaltet ist, wird die Antriebswelle 211 über das Reduktionsgetriebe 209 in Drehung versetzt. Es wird dann die Befestigungswelle 221 des zweiten Endglieds 229 um die Achse 22 in Drehung versetzt über die Kegelräder 241, 237, 239, 243, 245 und 253.

Die Figur 21 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich von dem in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, daß ein drehbares Betätigungsorgan 300 am vorderen freien Ende des zweiten Endglieds 84 vorgesehen ist. Als sich drehendes Betätigungsorgan 300 kann ein Gieichstromservomotor beim Ausführungsbeispiel verwendet werden. Hierdurch läßt sich die Verwendungsmöglichkeit des Gelenkmechanismus erweitern und beim Einsatz des Gelenkmechanismus, der mit einem derartigen Betätigungsorgan ausgestattet ist, können die Fabrikationskosten verringert und Erleichterungen bei der Fabrikation erzielt werden.

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Claims

UEDL; NOTH Γ ": Patentanwälte Steinsdorfstr. 21-22 ■ D-8000 München 22 · Tel. 089 / 22 94 41 · Telex: 5 22208 TELEFAX: GR.3 89/2716063 · GR.3 + RAPIFAX + RICOH 89/2720480 · GR.2 + INFOTEC 6000 89/2720481 11352 - N/Li TOK-IGO LTD. 6-3, Fujimi 1-chome, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, - ken j Gel enkrnechani smus Patentansprüche:

1. Ge1enkmechanismus mit miteinander verbundenen starren Ge lenkelementen, die gegeneinander verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, da β

- wenigstens drei Achsen (14, 17, 22) aufweisende Gelenkelemente (11, 12, 13; 72, 79, 84; 223, 229, 231) in Reihe mit einander verbunden sind, wobei jeweils zwei benachbarte

Gelenkelemente relativ zueinander um eine Rotationsachse (15, 16; 116, 118) drehbar sind und die Rotationsachsen (15, 16; 116, 118) die jewei1igen Achsen (14, 17, 22) der Gelenkelemente (11, 12, 13; 72, 79, 84; 223, 229 231) und jede Rotationsachse die Rotationsachse des benachbarten Gelenkelements schneidet;

eine erste Dreheinrichtung (M , 48; M , 61, 65, 66,

2 3 68); M , 75, 78, 80; 95, 96; 111, 113; 185, 197, 201) zur Drehung des jeweils zweiten starren Gelenkelements (11; 79; 101; 231) gegenüber den anderen starren Gelenkelementen (12, 13; 72, 84; 100; 223, 229) vorgesehen ist und

eine zweite Dreheinrichtung (M , 20, 21; M , 74, 83,

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&5-, 117, 119, 121; 183, 187, 209, 211, 237, 239, 241, 243, 245, 253) zur Drehung der anderen starren Gelenkelemente (12, 13; 72, 84, 100; 223, 229) gegenüber dem jeweils zweiten starren Gelenkelement (11; 79, 101; 231) vorgesehen ist.

2. Gelenkmechanismus nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß jedes starre Gelenkelement (11, 12, 13; 72, 79, 84; 91; 100, 101; 223, 229, 231) entgegengesetze Enden aufweist, durch die die Achsen (14, 17, 22) verlaufen und daß jeweils zwei starre Gelenkelemente

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mit ihren jeweiligen Enden einander gegenüberliegend miteinander verbunden sind.

3. Gelenkmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß an den Enden jeweils zweier benachbarter starrer Gelenkelemente schräg verlaufende Endwände (23, 35, 36; 72a, 79a; 100a, 100b, 101a, 101b), die gegenüber den Achsen (14, 17, 22) der Gelenkelemente schräg verlaufen, vorgesehen sind und daß jede der schräg verlaufenden Endwände senkrecht liegt zu den Rotationsachsen (15, 16; 116, 118) der Gelenkelemente.

4. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die erste Dreheinrichtung (M , 48) ein erstes Übertragungsmitel aufweist

zur Übertragung der Drehbewegung auf das jeweils zweite starre Gelenkelement (11), wobei dieses Übertragungsmittel ein erstes Kardangelenk (48) zur Übertragung der Drehbewegung besitzt.

5. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet , daß die zweite Dreheinrichtung (M , 20, 21) zweite Übertragungsmittel zur

1
Übertragung der Drehbewegung auf die anderen Gelenkelemente

(12, 13) aufweist, welche zweite Kardangelenke (20, 21) zur Übertragung der Drehbewegung besitzen.

6. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die erste Dreheinrichtung (M , 61, 65, 66, 68; M , 75, 78, 80; 111, 113)

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erste Übertragungsmittel zur Übertragung der Drehbewegung auf das jeweils zweite Gelenkglied aufweist, wobei das erste Übertragungsmittel eine erste Zahnradkette (61, 65, 66, 68; 78, 80; 111, 113) zur Übertragung der Drehbewegung aufweist.

7. Ge1enkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daßdie zwe i t e Dreheinrichtung (M , 7k, 83, 85; 117, 119, 121) ein Über-

tragungsmitte 1 zur Übertragung der Drehbewegung auf die anderen Gelenkelemente aufweist, wobei das zweite Übertragungsmittel eine zweite Zahnradkette (83, 85; 117, 119, 121) zur Übertragung der Drehbewegung aufweist.

8. Gelenkmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Getriebekette (83, 85; 117, 119, 121) ein Übersetzungsverhältnis von 1 aufweist.

9. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Gelenkelemente ein vorderes Ge lenke lernent (84) und ein hinteres Gelenkelement (72) aufweisen, daß ein eine Drehbewegung erzeugendes Betätigungsorgan (300), an welchem ein Bearbeitungswerkzeug befestigbar ist, am vorderen Gelenkelement (84) vorgesehen ist und daß eine dritte Dreheinrichtung einen dritten Motor und ein drittes Übertragungsmittel zur Übertragung der Drehbewegung des dritten Motors auf das sich drehende Betätigungsorgan (300) aufweist.

10. Gelenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß bei den Gelenkelementen ein vorderes Gelenkelement (229) und ein hinteres Gelenkelement (223) vorgesehen sind und daß eine Befestigungswelle (221), an welcher ein Arbeitswerkzeug befestigt werden kann, am vorderen Gelenkelement (229) um die Achse (22) dieses Gelenkelements drehbar gelagert ist, wobei eine dritte Dreheinrichtung mit einem dritten Motor (137) und dritten Übertragungsmitteln (209, 211, 241, 235, 247, 253) zur Übertragung der Drehbewegung des dritten Motors (187) auf die Befestigungswelle (221) vorgesehen sind.

11. Gelenkmechanismus nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein schwenkbarer Arm (163) mit einem vorderen Armteil und einem hinteren Armteil (165) am hinteren Armteil (165) durch Trägermittel (151, 159) schwenkbar in horizontaler und vertikaler Richtung abgestützt ist, daß das hintere Gelenkelement (223) am vorderen Ende des schwenkbaren Arms (163) vorgesehen ist, daß die erste Dreheinrichtung einen ersten Motor (185) aufweist zum Drehen des jeweils zweiten Gelenkelements (231) und daß die zweite Dreheinrichtung einen zweiten Motor (183) aufweist zur Drehung der anderen Gelenkelemente (223, 229), wobei der erste, zweite und dritte Motor (185, 183, 187) am hinteren Endteil (165) des schwenkbaren Arms (163) angeordnet sind.