FI74638B - Boejlig robotarm. - Google Patents

Description

1 74638

Taipuva robotinvarsi Tämän keksinnön kohteena on taipuva robotinvarsi. Teollisuusrobottien yhteydessä on usein tarpeen voida 5 suunnata robotinvarteen kiinnitetty työväline erilaisiin asentoihin. Tunnetaan robotteja, joissa robotinvarren uloin nivel on tehty taipuvaksi edellä mainituista syistä.

Taipuva robotinvarsi käsittää nivelen, jota voidaan kääntää kahden keskenään suorakulmaisen akselin ym-10 päri samanaikaisesti ja jota lisäksi voidaan kääntää kolmannen akselin ympäri. Täten on tyypillinen nivel, jota voidaan liikuttaa 180° kaikissa suunnissa robotinvarren akseliin nähden yhdistämällä kääntäminen mainittujen suorakulmaisten akseleiden ympäri. Tyypillistä on myös, että 15 nivel voi pyöriä robotinvarren akselin ympäri riippumatta nivelen asennosta muuten. Hyvin tunnettu nivel, jolla on nämä ominaisuudet, on niin kutsuttu yleisnivel. Tavallista tyyppiä olevan yleisnivelen työalue on rajoitettu. Suuremman työalueen käsittävän nivelen saamiseksi on mahdollista 20 yhdistää useita yleisniveliä sillä tavalla, että yleisni-velien työalueiden summa antaa toivotun toiminnan. Erityisesti viitataan norjalaiseen patenttiin 137 351, jossa selitetään, kuinka useita yleisniveliä voidaan asentaa yhteen taipuvaksi ja kääntyväksi robotinvarreksi.

25 Luonteenomaista mainitussa patentissa selitetylle robotinvarrelle on, että yleisnivelien liike summautuu kuulapintojen tai muiden käyrien pintojen avulla, jotka vierivät tai keinuvat toisiaan vasten. Sellaisen taipuvan robotinvarren toteuttamiseksi on välttämätöntä varmistaa, 30 että käyrät pinnat eivät liu'u toisiaan vasten ja että ne eivät eroa keskinäisestä kosketuksesta. Tämä voidaan patentin mukaisesti saavuttaa varustamalla käyrät pinnat urilla tai tapeilla ja rei'illä, jotka menevät tartuntaan keskenään. Käytännön suoritusmuodot ovat osoittaneet, et-35 tä urien käyttö on käyttökelpoinen ainoastaan kunkin nivelen hyvin pieniä liikkeitä varten ja sen vuoksi tarvi- 2 74638 taan useita niveliä sellaisen varren aikaansaamiseksi, jota voidaan liikuttaa 180°. Hyvälle robotinvarrelle on tunnusomaista muun muassa pieni heilunta kytkentäkohdis-sa. Tämän saavuttamiseksi on toivottavaa käyttää mahdol-5 lisimman vähän niveliä, sillä kokonaisheilunta on jokaisessa nivelessä esiintyvän heilunnan summa. Tartunnassa olevien tappien ja reikien käyttö on yleistynyt, sillä se mahdollistaa kunkin nivelen suuremman liikkeen. Käytetään tapeilla ja rei'illä varustettua suoritusmuotoa, 10 jolla on evolventtinen profiili. Tämä kytkentä toimii kuten kaksi pallonmuotoista hammaspyörää, jotka voivat vieriä toisiaan vasten kaikissa suunnissa. Tällä rakenteella on kuitenkin useita epäkohtia. Koska esillä olevan keksinnön yhteydessä on erityisesti tarkoituksena 15 parantaa mainitun suoritusmuodon omaavaa robotinvartta, selitetään sen epäkohdat.

Niiltä pinnoilta vaaditaan suurta tarkkuutta, joiden tulee olla kosketuksessa keskenään, heilahtelevan tai nykivän kulun välttämiseksi. Rakenne on hyvin herkkä 20 nivelten keskinäisille aksiaalisille siitymille. Sellainen aksiaalinen siirtymä vaikuttaa samalla tavalla kuin kun kahden keskenään tartunnassa olevan hammaspyörän välinen aksiaalinen etäisyys siirtyy. Nivelten kieppumaton suoritusmuoto asettaa sen vuoksi myös suuria vaatimuksia 25 yksittäisten nivelten keskikohtien etäisyyksien ja asennuksen tarkkuudelle. Asennuksen yhteydessä tehtävä sovittaminen on useimmiten välttämätöntä. Epäkohtana on, että kunkin nivelen väliset kosketuspinnat tulevat hyvin pieniksi sen vuoksi, että pyöreä hammas on tartunnassa suu-30 remman halkaisijan omaavan reiän kanssa. Pieni kosketuspinta aiheuttaa suuremman kulumiskuormituksen. Mekaanisten rajoitusten vuoksi ei ole mahdollista saada enemmän kuin yksi hammas täydelliseen tartuntaan ääriasennoissa. Tartunnassa olevan hampaan mitoitukset tulevat siten mää-35 rääviksi, millaisen kuormituksen rakenne voi kantaa sekä II· 3 74638 taivutusjännityksiä että leikkausjännityksiä ajatellen ja vielä suuremmassa määrin materiaalin väsymistä ajatellen.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan 5 taipuva robotinvarsi, joka on yhdistetty sinänsä tunnetulla tavalla kytkemällä yhteen useita yleisniveliä, mutta jolloin kaikilla nivelten välisillä yhteenkytkennöillä on suhteellisesti suurempi kosketuspinta ja siten suurempi kulutuksen kestävyys? jolloin yhteenkytkennän kantoky-10 ky on oleellisesti suurempi kuin minkään vastaavan kokoisen tunnetun robotinvarren yhteydessä? jolloin ei aseteta erityisen ankaria vaatimuksia aksiaalisille siirtymille tai asentamisen tarkkudelle? samanaikaisesti jokaisella nivelellä on tasainen ja nykimätön kulku.

15 Päämäärä saavutetaan keksinnön mukaisesti niillä piirteillä, jotka on esitetty jäljessä seuraavissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön eräs suoritusmuoto on esitetty kaavamaisesti piirustuksessa, jolloin 20 kuvio 1 esittää keksinnön mukaista taipuvaa robo- tinvartta perspektiivisesti nähtynä, kuvio 2 esittää taipuvan robotinvarren kahden nivelen päiden yhteenkytkennän pitkittäisleikkausta, kun nivelet ovat linjassa ja 25 kuvio 3 esittää taipuvan robotinvarren kahden nive len päiden yhteenkytkennän pitkittäisleikkausta, kun niveliä on liikutettu toisiinsa nähden.

Piirustuksessa merkitsevät viitenumerot 1, 2, 3 ja 4 vastaavasti ensimmäistä, toista, kolmatta ja neljät-30 tä yleisniveltä. Nämä yleisnivelet 1, 2, 3, 4 on kytketty yhteen vastaavasti ensimmäisen nivelen 5, toisen nivelen 6, kolmannen nivelen 7 ja neljännen nivelen 8 avulla, jotka on pujotettu toisiinsa suunnilleen kuten ketjulen-kit, siten että yleisnivelet ovat välissä, joten nivelet 35 todella muodostavat yleisnivelien osan. Ulomman nivelen 4 74638 8 ulkopäähän on kiinnitetty akselin pätkä 9 työvälineen kiinnittämiseksi taipuvaan robotinvarteen. Näin pitkälle on keksinnön mukainen robotinvarsi rakennettu samalla tavalla kuin on selitetty norjalaisessa patentissa 137 351.

5 Esillä olevan keksinnön mukainen robotinvarsi eroaa mainitussa patentissa selitetystä robotinvarresta siinä, millä tavalla liike siirretään yhdestä nivelestä toiseen. Liike siirretään yhdestä nivelestä, esimerkiksi ensimmäisestä nivelestä 5, sitä seuraavaan kolmanteen niveleen 7 siten, 10 että kolmas nivel 7 on varustettu tapilla 10, joka menee liukuvasti sisään kuulassa 11 olevaan reikään, joka kuula on asennettu liikkuvasti laakeriin 12, joka on kiinnitetty ensimmäiseen niveleen 5. Kun nivelet 5, 7 liikkuvat toisiinsa nähden, liukuu tappi 10 aksiaalisesti liikku-15 vassa kuulassa 11 olevassa reiässä samanaikaisesti kun kuula 11 kääntyy, kuten on esitetty kuviossa 3. Kahden nivelen 5 ja 7 välisen kosketuspinnan muodostaa siten tapin 10 ja liikkuvan kuulan 11 välinen kosketuspinta.

Koska tappi 10 liukuu samoin aksiaalisesti kuulan 11 rei-20 kään nähden, kun nivelet 5, 7 liikkuvat, aksiaalisen asennuksen tarkkuudelle ei aseteta erityisen ankaria vaatimuksia. Koska ainoastaan yksi tappi 10 on tartunnassa ja koska tämä tappi 10 ei koskaan mene sisään tai irtoa tartunnasta, vältetään nykivä kulku, joka muuten on hel-25 posti seurauksena, kun tartunta vaihtuu tapista toiseen. Liikkuvana kuulana 11 on tunnettua tyyppiä oleva nivel-laakeri. Sellaisia suuren tarkkuuden omaavia laakereita on saatavissa huokeaan hintaan. Niiden pintojen valmistaminen, joilla on merkitystä hyvälle toiminnalle, voidaan 30 siten suorittaa normaalissa sorvipenkissä tavallisilla työvälineillä. Tuotantokustannukset voidaan siten pitää alhaisina verrattuna suoritusmuotoihin, joissa nivelten 5, 7 välinen liike siirretään käyrien pintojen avulla, jotka vierivät tai kieppuvat toisiaan vasten.

Il 5 74638

Pyörivä akseli 13 ulkonee takana olevasta robotin-varresta 14 ja ulottuu kuulassa 15 olevan reiän läpi, joka kuula on asennettu liikkuvasti laakeriin, joka on kiinnitetty toisen nivelen 6 takapäähän samalla tavalla kuin 5 aikaisemmin on selitetty.

Käyttörenkaaseen 16, joka on liukukosketuksessa sovitettu ensimmäiselle yleisnivelelle 1, on kiinnitetty kaksi tappia 17 ja vast. 18, jotka on sovitettu kytkettäviksi kukin ei esitettyyn pituussuunnassa siirtyvään 10 tankoonsa, jotka on asennettu takana olevaan robotinvar-teen 14 taipuvan robotinvarren taivuttamiseksi.

Claims (1)

1. 6 74638 Patenttivaatimus: Taipuva robotinvarsi, joka muodostuu joukosta keskenään yhdistettyjä jäykkiä niveliä (5, 6, 7, 8) ja 5 joka on sovitettu suorittamaan ohjattuja taivutusliik-keitä robotin käyttölaitteen toimesta, jolloin toisiaan seuraavat nivelet (5, 6, 7, 8) on pujotettu toisiinsa samaan tapaan kuin ketjulenkit ja yhdistetty keskenään kääntyvästi pujotettujen nivelten päiden välistä yleis-10 nivelten (2, 3, 4) avulla, jolloin jäykät nivelet (5, 6, 7, 8) todella muodostavat yleisnivelten (2, 3, 4) osan ja jolloin yhteen ja samaan välissä olevaan niveleen (6) pujotettujen nivelten (5, 7) toisiaan koskettavat ulko-päät ovat keskenään kääntyvässä yhteydessä, kun taas tai-15 puvan robotinvarren sisin päätynivel (5) on laakeroitu (1) kääntyvästi takana olevaan robotinosaan (14) nähden, jossa on ulkoneva käyttöakseli (13) taipuvan robotinvarren pyörittämiseksi oman akselinsa ympäri, sekä joka on sovitettu käytettäväksi käyttölaitteella (16, 17, 18) 20 ohjatuksi kääntämiseksi mainitun laakeroinnin (1) ympäri, samalla kun lähinnä seuraavan nivelen (6) sisempi ulkopää, joka nivel on pujotettu mainittuun päätyniveleen (5), sijaitsee kääntyvässä yhteydessä käyttöakseliin (13) vastaavan kääntöliikkeen siirtämiseksi seuraaviin nive-25 liin (7, 8) tunnettu siitä, että kahden nivelen (5, 7) ja vast. 6, 8) toisiaan koskettavien ulkopäiden välisen kääntyvän yhteyden muodostaa tappi (10), joka on kiinnitetty toisen nivelen (7 ja vast. 8) ulkopäähän ja joka menee sisään kuulassa (11) olevaan reikään, joka 30 kuula on asennettu liikkuvasti laakeriin (12), joka on kiinnitetty viereisen nivelen (5 ja vast. 6) lähimpään päähän tai muotoiltu siihen ja että käyttöakselin (13) ja toiseksi sisimmän nivelen (6) välinen kääntyvä yhteys on saatu aikaan siten, että käyttöakselin (13) vapaa pää 35 menee sisään kuulassa (15) olevaan reikään, joka kuula on asennettu liikkuvasti laakeriin, joka on kiinnitetty toiseksi sisimmän nivelen (6) lähimpään päähän tai muotoiltu siihen. li. 7 74638 Böjlig robotarm bestäende av ett antal inbördes förbundna styva ledet (5,6,7,8) och anordnad drivbar för 5 utförande av styrda böjrörelser av en robot-drivanordning, varvid efter varandra följande leder (5,6,7,8) trätts in i varandra ungefär som kättinglänkar och förbundits inbördes svängbara medelst en universallänk (2,3,4) mellan de i varandra trädda ledändarna, varvid de styva lederna (5,6,7,8) 10 i själva verket utgör en del av universallederna (2,3,4) , och varje led (5,7) sora trätts in i en och samma mellan-liggande led (6), befinner sig i svängbar förbindelse raed sinä inbördes mot varandra stötande ytterändar; raedan igen den böjliga robotarmens inre ändled (5) lagrats (1) sväng-15 bar i förhallande tili en baktill liggande robotdel (14) med utskjutande drivaxel (13) för vridning av den böjliga robotarmen kring sin egen axel och även anordnats för att drivas av en drivanordning (16,17,18) i styrd utsvängning runt lagerpunkten (1), samtidigt som den inre ytteränden 20 av närmast efterföljande led (6), vilken trätts in i den nämnda ändleden (5), befinner sig i svängbar förbindelse raed drivaxeln (13) för överföring av motsvarande utsvängning tili den efterföljande leden (7,8), känneteck-n a d därav, att den svängbara förbindelsen mellan tvä le-25 ders (5,7 respektive 6,8) raot varandra stötande ytterändar, bestär av en tapp (10), vilken är fäst i den ena ledens ((7 respektive 8) ytterände och passar in i ett hai i en kula (11), sora rörligt monterats i ett lager (12), vilket fästs i eller utformats i den närmaste änden av den tili-30 stötande leden (5 respektive 6) och att den svängbara förbindelsen mellan drivaxeln (13) och den näst innersta leden (6) ästadkommits genom att den fria änden av drivaxeln (13) passar in i ett hai i en kula (15), vilken rörligt monterats i ett lager som är fäst i eller utformats i den 35 närmaste änden av den näst innersta leden (6).