NL8701183A - Aandrijfmechanisme, alsmede manipulator met een dergelijk aandrijfmechanisme. - Google Patents

Description

* PHN 12128 1 N.V. Philips Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Aandrijfmechanisme, alsmede manipulator met een dergelijk aandrijfmechanisme .

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfmechanisme met een in ten minste een motorisch draaibare bus ondersteunde en ten opzichte daarvan draaibare en verschuifbare spil, welke spil is voorzien van ten minste een schroeflijnvormige geleiding waarmee de bus d.m.v.

5 een aantal rolorganen in ingrijping is.

De uitvinding heeft mede betrekking op een manipulator met een aandrijfmechanisme van de in de aanhef genoemde soort.

Dit de Europese octrooiaanvrage EP-A1-0188863 is een manipulator of robot bekend met een aandrijfmechanisme zoals beschreven 10 in het voorgaande. Bij het bekende aandrijfmechanisme dat in de genoemde manipulator wordt toegepast voor het verplaatsen van een eindeffector of grijper wordt een translatie van de spil verkregen via een aantal kogels (rolorganen) die zijn geleid in een binnenkanaal dat wordt gevormd door de schroeflijnvormige geleiding van de spil en een schroef-15 lijnvormige binnengroef van de bus waarop een buitenkanaal aansluit dat wordt gevormd door een schroeflijnvormige buitengroef van de bus en een cylindrische binnenwand van een huis waarin de bus radiaal en axiaal is gelegerd. De als moer functionerende bus is bevestigd aan een eerste poelie die via een tandriem is gekoppeld met een eerste motor. Een 20 rotatie van de spil in het bekende aandrijfmechanisme wordt verkregen m.b.v. een om de spil liggende verdere bus die is voorzien van een drietal axiale groeven die aansluiten op drie corresponderende axiale groeven in de spil zodat een kooi wordt gevormd voor een aantal kogels die een koppel overbrengen van de verdere bus op de spil. De verdere bus 25 wordt aangedreven door een tweede motor via een tweede poelie en een tweede tandriem. Een simultane translatie en rotatievan de spil wordt bewerkstelligd door zowel de eerste als de tweede motor te activeren.

Een aandrijfmechanisme van de uit de Europese octrooiaanvrage EP-A1-0188863 bekende soort is verder nog beschreven in de Europese octrooi-30 aanvrage EP-A1-0162980. In het aandrijfmechanisme volgens laatstgenoemde octrooiaanvrage wordt gebruik gemaakt van een als moer functionerende bus met een schroeflijnvormige geleiding die overeenkomt met de 8701 183 * « PHN 12128 2 schroeflijnvormige geleiding op de spil.

Een bezwaar van de bekende aandrijfmechanismen is dat door de vele contactpunten tussen de bus en de spil een statisch overbepaalde constructie ontstaat die slechts kan functioneren bij 5 voldoende speling tussen bus en spil. De bereikbare plaatsnauwkeurigheid van het aandrijfmechanisme is daardoor relatief klein. In het geval dat het aandrijfmechanisme wordt toegepast in een manipulator krijgt het genoemde bezwaar nog meer betekenis vanwege de gevraagde herhalingsnauwkeurigheid bij manipulatoren. Een verder bezwaar van het 10 bekende aandrijfmechanisme ligt in de constructie-verschillen van het mechanisme voor de translatie- respectievelijk rotatiebeweging van de spil. Dit leidt niet alleen tot een relatief groot aantal onderdelen en een relatief grote massatraagheid maar ook tot een relatief groot vermogen van de beide motoren.

15 Een doel van de uitvinding is een aandrijfmechanisme te verschaffen waarbij de genoemde bezwaren worden vermeden.

Het aandrijfmechanisme volgens de uitvinding heeft daartoe tot kenmerk dat de spil is voorzien van een eerste meergangige schroeflijnvormige geleiding met een linkse draaizin en een tweede 20 meergangige schroeflijnvormige geleiding met een rechtse draaizin die respectievelijk in ingrijping zijn met een eerste motorisch draaibare, t.o.v. de spil coaxiale bus en een tweede motorisch draaibare, t.o.v. de spil coaxiale bus, waarbij elk van de beide bussen is voorzien van drie paren met respectievelijk de eerste en de tweede geleiding in ingrijping 25 zijnde looprollen.

De uitvinding berust op het inzicht dat de in principe aanwezige zes vrijheidsgraden van een spil kunnen worden vastgelegd m.b.v. zes rollenparen die gelijkelijk zijn verdeeld over een meergangige schroefvormige geleiding met rechtse en met linkse draaizin. Het 30 daarmee verkregen effect is dat een statisch bepaalde constructie ontstaat met een relatief grote herhalingsnauwkeurigheid en een relatief geringe wrijving die geheel spelingsvrij is of slechts een relatief kleine speling bezit. De constructie is verder sterk modulair van opbouw en geschikt voor een z.g. differentieelaandrijving met een relatief 35 klein motorvermogen omdat zowel de translatie- als de rotatiebeweging van de spil met twee motoren kunnen worden uitgevoerd.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme 870 1 183 * PHN 12128 3 met een in axiale richting van de spil relatief compacte constructie heeft verder tot kenmerk, dat de beide schroeflijnvormige geleidingen driegangig zijn, waarbij de drie paren looprollen van elke bus zich in axiale richting van de spil gezien op een zelfde niveau bevinden.

5 Een verdere uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme waarbij een volledig spelingsvrije constructie kan worden verkregen heeft verder tot kenmerk dat elke bus twee busdelen bezit die gedeeltelijk van elkaar zijn gescheiden door een snede en met elkaar zijn verbonden door een elastisch vervormbare brug en die onder veerkracht 10 t.o.v. elkaar verplaatsbaar zijn, waarbij de ene looprol van ene paar zich bevindt op het ene busdeel, terwijl de andere looprol van het paar zich bevindt op het andere busdeel.

Een nog verdere uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme waarmee zowel een constructie met relatief kleine massa als een 15 constructie zonder speling wordt verkregen heeft tot kenmerk dat het ene busdeel van een moer is gekoppeld met het andere busdeel m.b.v. een drietal tussen opeenvolgende paren looprollen opgestelde bouten, waarbij elk der bouten is voorgespannen d.m.v. een tussen een busdeel en de bout gelegen veer.

20 Een weer verdere compacte uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme waarbij de voorspanning waarmee de looprollen tegen de schroeflijnvormige geleiding van de spil liggen aangedrukt relatief nauwkeurig kan worden ingesteld en gehandhaafd heeft tot kenmerk dat de veer een schotelveer is.

25 Een nog weer verdere uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme die een relatief grote vrijheid biedt bij de plaatskeuze van de aandrijfmotoren voor de bussen heeft tot kenmerk dat de eerste en de tweede moer zijn bevestigd aan respectievelijk een eerste en een tweede poelie die middels een eerste en een tweede 30 tandriem zijn gekoppeld met een eerste en een tweede motor.

Een verdere uitvoeringvorm van het aandrijfmechanisme met een relatief compacte en directe aandrijving van de bussen heeft tot kenmerk dat de eerste en de tweede bus zijn gekoppeld met een eerste en een tweede electromotor, waarbij een ringvormige rotormagneet van elke 35 electromotor is bevestigd aan de betreffende bus en is gelegen binnen een van wikkelingen voorziene stator, terwijl de rotormagneet en bijbehorende stator coaxiaal en concentrisch zijn opgesteld t.o.v. de 870 1 183 PHN 12128 4 spil.

Een manipulator volgens de uitvinding, waarin het aandrijfmechanisme volgens de uitvinding conceptmatig volledig is geïntegreerd en waarbij de eigenschappen van het aandrijfmechanisme op 5 bijzondere wijze tot hun recht komen, is voorzien van een door een stangenmechanisme met ten minste twee scharnierend met elkaar verbonden stangen en een door het stangenmechanisme ondersteunde spil verplaatsbare eindeffector, waarbij de stangen draaibaar zijn om een hoofdas die loodrecht staat op een vlak waarin de verplaatsing van de stangen 10 plaatsvindt, terwijl de met de spil gekoppelde eindeffector m.b.v. een door het stangenmechanisme ondersteund, de spil bewegend aandrijfmechanisme volgens de uitvinding verplaatsbaar is evenwijdig aan en draaibaar is om de hartlijn van de spil.

Een bijzondere uitvoeringsvorm van de manipulator heeft 15 verder tot kenmerk dat de eerste en de tweede bus van het aandrijfmechanisme draaibaar zijn om een scharnieras van twee scharnierend met elkaar verbonden draagstangen van het stangenmechanisme dat twee stangenparen bevat gevormd door het genoemde paar draagstangen en een scharnierend daarmee verbonden paar aandrijfstangen, waarbij de eerste 20 bus is gelegerd in een van de draagstangen en de tweede bus is gelegerd in de andere draagstang.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 een langsdoorsnede toont van een eerste 25 uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme, fig. 2 een gedeeltelijke dwarsdoorsnede toont van het aandrijfmechanisme volgens fig. 1 langs de lijn II-II ter plaatse van een bus, fig. 3 op verkleinde schaal een gedeeltelijk doorgesneden 30 spil toont die deel uitmaakt van het aandrijfmechanisme volgens fig. 1, fig. 4 een langsaanzicht toont van een bus toegepast in het aandrijfmechanisme volgens fig. 1, fig. 5 een dwarsdoorsnede van de bus volgens fig. 4 toont langs de lijn V-V, 35 fig. 6 een langsdoorsnede toont van de bus volgens fig.

4 langs de lijn VI-VI, fig. 7 een langsaanzicht toont van de bus volgens fig. 4 8701183 PHN 12128 5 in een t.o.v. de positie in fig. 4 over 180° gedraaide positie, fig. 8 een langsdoorsnede toont van een tweede uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme, fig. 9 een aanzicht toont van een manipulator volgens de 5 uitvinding met een aandrijfmechanisme volgens de uitvinding, fig. 10 een gedeeltelijk doorgesneden manipulator volgens fig. 9 toont.

De met fig. 1 geïllustreerde eerste uitvoeringsvorm van een aandrijfmechanisme 1 bezit een holle spil 3 die draaibaar is om een 10 as 5 die samenvalt met de hartlijn of langsas van de spil. Naast een rotatie om de as 5 kan de spil 3 ook een translatie in de richting van de as 5 uitvoeren op nog nader te beschrijven wijze. De genoemde rotatie en translatie van de spil 3 kunnen zowel afzonderlijk als gelijktijdig plaatsvinden. Zoals blijkt uit de figuren 1, 2 en 3 is de spil 3 15 voorzien van een eerste driegangige schroeflijnvormige geleiding 7 die in fig. 1 in doorsnede is aangegeven en van een tweede driegangige schroeflijnvormige geleiding 9 die in fig. 1 deels in doorsnede en in aanzicht is getoond. De draaizin van de eerste geleiding 7 is tegengesteld (links) aan de draaizin van de tweede geleiding 9 (rechts). Om de 20 spil 3 heen zijn een eerste en een tweede als moer functionerende bus 11 en 13 opgesteld die d.m.v. schroefdraad zijn bevestigd aan respectievelijk eveneens om de spil 3 heen liggende kokervormige poelies 15 en 17.

De bus 11 is samen met de poelie draaibaar gelegerd in ringen 19 en 21 m.b.v. kogellegers 23 en 25, waarbij de ringen 19 en 21 25 zijn bevestigd in een drager 27. Op geheel analoge wijze is de bus 13 samen met de poelie 17 draaibaar gelegerd in ringen 29 en 31 m.b.v. kogellegers 33 en 35, waarbij de ringen 29 en 31 zijn bevestigd in een drager 37.

Via drie paren looprollen 39, 41 (in een fig. 1 slechts 30 één paar gestippeld aangegeven) is de als moer functionerende bus 11 in ingrijping met de driegangige schroeflijnvormige geleiding 7 van de spil 3. Bij elke gang van de driegangige geleiding 7 behoort één paar looprollen 39, 41. Ook de als moer functionerende bus 13 is via drie paren looprollen 43, 45 in ingrijping met de driegangige schroef-35 lijnvormige geleiding 9 (zie ook fig. 2). Elk van de looprollen 39, 41, 43, 45 is draaibaar gelegerd in de bijbehorende bus op een astap 47 die met een moer 49 aan de bus is bevestigd. De looprollen zijn uitgevoerd 8701 183 PHN 12128 6 als kogellegers waarvan de buitenring over de geleidingen 7 en 9 rolt.

De aan elkaar gelijke bussen 11 en 13 bezitten elk twee busdelen 51 en 53 die van elkaar zijn gescheiden door een aantal sneden 55 en met elkaar zijn verbonden door een aantal elastisch vervormbare bruggen 57.

5 Dit wordt verduidelijkt aan de hand van de bus 11 die in de figuren 4 t/m 7 gedetailleerd is aangegeven. Van elk looprollenpaar 39, 41 respectievelijk 43, 45 bevindt zich steeds een looprol op het ene busdeel, terwijl de andere looprol zich op het andere busdeel bevindt. Elk van de bussen 11 en 13 bezitten drie regelmatig over de omtrek van de bus 10 verdeelde sneden 55, waarbij twee opeenvolgende sneden elkaar steeds overlappen ter plaatse van een der bruggen 57. De drie paren looprollen 39, 41 en 43, 45 van respectievelijk de bussen 11 en 13 zijn bevestigd in platte zijden 59, 61 en 63 van de bussen, hetgeen vooral in de figuren 2 en 5 is te zien. De platte zijden 59, 61 en 63 vergemakke-15 lijken de montage van looprollen. Zoals blijkt uit de figuren 5 en 6 bevinden zich in de platte zijden 61, 63, 65 montage-gaten 67 voor de astappen 47. Alle platte zijden, 59, 61 en 63 zijn voorzien van vier montage-gaten 67 zodat er bij de vervaardiging geen verschil is tussen de bussen 11 en 13. Van de vier montage-gaten 67 per platte zijde worden 20 steeds twee gaten gebruikt voor het bevestigen van looprollen. Bij de bus 11 zijn dit de van referentienummers voorziene gaten in de figuren 4, 6 en 7. Tussen in omtreksrichting opeenvolgende looprollen en tussen opeenvolgende platte zijden 59, 61 en 63 van een bus 11 of 13 bevinden zich montage-plaatsen voor bouten 69 waarvan er in fig. 1 slechts twee 25 van de drie zijn aangegeven. Uit de figuren 6 en 7 blijkt dat het deel 53 van de bus 11 is voorzien van een schroefgat 71 in het verlengde waarvan in het busdeel 51 een gat 73 is gelegen. Elk van de bussen 11 en 13 is voorzien van drie paren schroefgaten 71 en 73 die zich bevinden op de plaats waar de bouten 69 (zie fig. 1 ) moeten worden gemonteerd. De 30 bouten 69 worden voorgespannen m.b.v. een schotelveer 75 tussen de kop van de bout en het busdeel 51. Op deze wijze kan de kracht worden ingesteld waarmee de looprollen 39, 41 en 43, 45 aanliggen tegen respectievelijk de schroeflijnvormige geleidingen 7 en 9. De elastisch vervormbare bruggen 57 zorgen ervoor dat de kracht op de looprollen 43 niet 35 ontoelaatbaar wordt beïnvloed door afstandsvariaties (t.g.v. fabricagetoleranties en verschillen in uitzettingscoêfficiënt) tussen de rotatieassen van een looprollenpaar met behoud van een 8701183 PHN 12128 7 voldoend hoge stijfheid van de bus. De elastisch vervormbare bruggen 57 zorgen er verder voor dat de paren looprollen tijdens bedrijf niet kunnen vastlopen t.g.v. de fabricagetoleranties en verschillen in uitzettingscoêfficiênt tussen het materiaal van de bussen 11 en 13 5 en de spil 3. Door de elastisch vervormbare bruggen kunnen de busdelen kleine verplaatsingen t.o.v. elkaar uitvoeren, te weten relatieve kantelbewegingen en relatieve verplaatsingen evenwijdig aan de as 5.

In het geval dat de poelies 15 en 17 zijn voorzien van een vertanding kunnen zij motorisch worden aangedreven m.b.v. respec-10 tievelijk een eerste en een tweede tandriem zoals in het navolgende nog nader zal worden beschreven. Omdat de bussen 11 en 13 zijn vastgeschroefd aan de poelies 15 en 17 kan op deze wijze een rotatie worden opgelegd aan de bussen 11 en 13 om de rotaties 5 (zie fig. 1). Afhankelijk van de rotatierichting van de bussen 11 en 13 wordt een 15 rotatie, translatie of simultane rotatie en translatie van de spil 3 verkregen. Als de bus 11 wordt gedraaid over een hoek Of (radialen) om de rotatieas 5 terwijl bus 13 stil staat vindt een axiale verschuiving of translatie in de richting van de rotatieas 5 plaats van de spil 3 over een afstand Z = α/2 x ρ/2π waarbij p de spoed is van de schroeflijn-20 vormige geleiding 7. Als hetzelfde zou worden gedaan met de bus 13 bij stilstaande bus 11 transleert de spil 3 over een afstand Z = - ot/2 x p/2i. Dit betekent dat indien beide bussen over een hoek or worden gedraaid in dezelfde richting om de rotatieas 5 geen translatie van de spil 3 plaatsvindt maar wel een rotatie om de rotatieas 5, 25 waarbij de rotatiehoek φ van de spil gelijk is aan a. Een translatie van de spil 3 zonder rotatie kan dus worden verkregen door de bussen 11 en 13 te laten draaien om de rotatieas 5 in tegengestelde richting. De spil 3 ondergaat een axiale verplaatsing of translatie Z = α x p/2ïï als bus 11 draait over een hoek α en bus 13 over een hoek -a. Een gelijktijdige 30 rotatie en translatie van de spil 3 wordt verkregen door de bussen 11 en 13 in tegengestelde richting te laten draaien om de rotatieas 5 met een ongelijke hoeksnelheid. Opgemerkt wordt reeds nu dat zowel de afzonderlijke rotatie of translatie als de gelijktijdige rotatie en translatie worden verkregen door beide bussen aan te drijven. Dit 35 betekent dat met een relatief klein motorvermogen kan worden volstaan, terwijl bovendien een z.g. differentieelaandrijving kan worden toegepast die in principe elektrisch bestuurd word zoals beschreven in Europese 8701183 PHN 12128 8 octrooiaanvrage nr. 87200075.7 van aanvrager.

Bij de met fig. 8 geïllustreerde tweede uitvoeringsvorm van een aandrijfmechanisme volgens de uitvinding is voor zover mogelijk gebruik gemaakt van met fig. 1 overeenstemmende verwijzingscijfers. De 5 eerste bus 11 en de tweede bus 13 zijn respectievelijk vastgeschroefd aan een eerste pijp 77 en een tweede pijp 79 waarop een eerste ringvormige rotormagneet 81 en een tweede ringvormige rotormagneet 83 zijn bevestigd. De rotormagneten 81 en 83 zijn respectievelijk gelegen binnen van wikkelingen 85 en 87 voorziene vast opgestelde statoren 89 en 10 91. Aldus wordt een eerste electromotor gevormd door de rotormagneet 81, de wikkeling 85 en de stator 89, terwijl een tweede electromotor wordt gevormd door de rotormagneet 83, de wikkeling 87 en de stator 91. In axiale richting zijn de rotormagneten 81 en 83 respectievelijk opgesloten tussen borsten 93 en 95 van de pijpen 77 en 79 en tegen de kogel-15 lagers 25 en 35 aanliggende afstandsbussen 97 en 99. Bij de aan de hand van fig. 8 beschreven tweede uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme 1 zijn de dragers 27 en 37 t.o.v. elkaar draaibaar om de as 5 d.m.v. een lager 101 en aan elkaar bevestigbaar d.m.v. een in doorsnede ü-vormige ring 103 en bouten 105. Bij de eerste uitvoeringsvorm van het aandrijf-20 mechanisme volgens fig. 1 kunnen de dragers 27 en 37 t.o.v. elkaar worden gedraaid om de rotatieas 5. Een dergelijke relatieve rotatie kan dus ook worden verkregen bij de in fig. 8 getoonde tweede uitvoerings vorm door de ring 103 en de bouten 105 weg te laten. In het navolgende zal nog nader worden verduidelijkt waarom een relatieve rotatie tussen 25 de dragers 27 en 37 voordelen biedt.

In het algemeen zijn zowel de aandrijfmechanismen volgens de eerste uitvoeringsvorm (fig. 1) als de aandrijfmechanismen volgens de tweede uitvoeringsvorm (fig. 8) bijzonder geschikt voor toepassing in manipulatoren of robots van het type waarin twee of meer 30 scharnierend met elkaar verbonden stangen verplaatsbaar zijn in een vlak loodrecht op een hoofdas en waarbij een translatie en/of rotatie wordt gewenst van een aan een der stangen bevestigde eindeffector of grijper. Deze translatie vindt dan plaats evenwijdig aan de genoemde hoofdas terwijl de rotatie plaatsvindt om een rotatieas evenwijdig aan de 35 hoofdas. De translatie- en rotatieas kunnen samenvallen. Vooral wanneer poolcoördinaten of cylindercoördinaten worden gebruikt bij de baanbeschrijving en baanprogrammering van de eindeffector wordt duide- 870 1 183 PHN 12128 9 lijk dat het aandrijfMechanisme volgens de uitvinding conceptmatig uitstekend is geïntegreerd in een manipulator volgens de uitvinding.

Als een dergelijke manipulator is uitgevoerd met een vierstangenme-chanisme volgens de Europese octrooiaanvrage nr. 87200075.7 wordt 5 bovendien door de dan ontstane cylindervormige werkruimte een relatief eenvoudige en snelle coördinatentransformatie verkregen. Zowel het eerste aandrijfmechanisme volgens fig. 1 als het tweede aandrijfmechanisme volgens fig. 8 kan worden toegepast in een manipulator volgens de uitvinding.

10 In de met de figuren 9 en 10 geïllustreerde (eerste) uitvoeringsvorm van een manipulator volgens de uitvinding waarin de eerste uitvoeringsvorm van het aandrijfmechanisme volgens fig. 1 is geïntegreerd vormen een draagstang 107 en een draagstang 109 respectievelijk de drager 27 en de drager 37 van het aandrijfmechanisme 15 volgens fig. 1. De draagstangen 107 en 109 zijn scharnierend met elkaar verbonden volgens een scharnieras 111 die samenvalt met de rotatieas 5 van fig. 1. Ter plaatse van verdere scharnierassen 113 en 115 zijn de draagstangen 107 en 109 scharnierend verbonden met respectievelijk een aandrijfstang 117 en een aandrijfstang 119. Aan de aandrijfstangen 117 20 en 119 zijn om een verticale zuil 121 met een hoofdas 123 draaibare electromotoren 125 en 127 bevestigd die via een mechanische vertraging 129 en 131 een rondsel 133 en een rondsel 135 aandrijven. De rondsels 133 en 135 zijn in ingrijping met de aan de zuil 121 bevestigde, vast opgestelde tandwielen 137 en 139. De manipulator volgens de figuren 9 en 25 10 is opgebouwd uit een relatief groot aantal gelijke onderdelen zoals: de draagstangen 107 en 109, de aandrijfstangen 117 en 119, de motoren 125 en 127 en de mechanische transmissies tussen de motoren en de identieke tandwielen 137 en 139.

In de draagstangen 107 en 109 bevinden zich een met de 30 poelie t5 (zie fig. 1) gekoppelde eerste tandriem 141 respectievelijk een met de poelie 17 gekoppelde tweede tandriem 143. De tandriemen 141 en 143 zijn in fig. 9 gestippeld aangegeven, terwijl de tandriemen 141 in fig. 10 met een getrokken lijn en de tandriem 143 in fig. 10 gestippeld is aangegeven. Aan de hand van fig. 10 wordt de koppeling van 35 de eerste tandriem 141 met de betreffende aandrijving beschreven. De aandrijving van de tweede tandriem 143 geschiedt analoog aan die van de tandriem 141 maar is in fig. 10 niet verder getoond. D.m.v. kogellagers 8701183 PHN 12128 10 145, 147, 149 en 151 is een scharnierbus 153 draaibaar om de scharnieras 113 gelegerd in de draagstang 141 en de aandrijfstang 117. Op de scharnierbus 153 zijn poelies 155 en 157 bevestigd waarmee respectievelijk de eerste tandriem 141 en een derde tandriem 159 zijn gekoppeld.

5 In de aandrijfstand 117 is m.b.v. een kogelleger 161 een as 163 draaibaar gelegerd. De as 163 is voorzien van een poelie 165 waarmee de derde tandriem 159 is gekoppeld. D.m.v. een electromotor 167 die op de aandrijfstang 117 is gemonteerd wordt de as 163 via een mechanische vertraging 169 aangedreven. De aandrijfstang 117 is bevestigd aan een 10 bus 171 met een flens 173 waarop de electromotor 125 is gemonteerd. De bus 171 is d.m.v. kogellegers 175 en 177 draaibaar gelegerd op de zuil 121. De in het voorgaande beschreven uitvoeringsvorm van de manipulator met d.m.v. tandriemen aangedreven poelies van het aandrijfmechanisme bezit het voordeel dat de electromotoren waarmee de tandriemen worden 15 aangedreven in de nabijheid van de zuil 121 kunnen worden opgesteld. Zo is de electromotor 167 in de nabijheid van de zuil 121 gemonteerd op de aandrijfstang 117, terwijl een electromotor 179 (zie fig. 9) eveneens in de nabijheid van de zuil 121 is gemonteerd op de aandrijfstang 119 voor het aandrijven van een vierde tandriem 181.

20 In een bijzondere (tweede) uitvoeringsvorm van een manipulator volgens de uitvinding is het van de ring 103 en de bouten 105 ontdane aandrijfmechanisme volgens fig. 8 gemonteerd op de draagstangen 107 en 109. Daarbij zijn de ringen 21 en 31 en/of de dragers 27 en 37 aan de draagstangen 107 en 109 bevestigd d.m.v. een 25 schroef- of lasverbinding. De dragers 27 en 37 kunnen ook één geheel vormen met de draagstangen 107 en 109. De motoren van het aandrijfmechanisme volgens fig. 8 bevinden zich nu in een rotatie-symmetrische opstelling t.o.v. de rotatieas 5 zodat de tandriemen 141, 143, 159, 181 en de motoren 167 en 179 kunnen vervallen. Omdat de Ζ-φ- en/of φ-30 beweging van de spil 3 steeds worden uitgevoerd met twee motoren kunnen deze relatief licht en compleet zijn, zodat het voor een belangrijke categorie manipulatoren geen bezwaar is dat de Ζ-φ-aandrijving van de spil 3 zich nabij het uiteinde van de draagstangen 107 en 109 bevindt. Door de aldus verkregen directe aandrijving worden traagheidseffecten en 35 ook speling en wrijving verminderd. De aandrijving van een bijvoorbeeld d.m.v. een schroefdraad 183 (zie figuren 1 en 8) aan de spil 3 bevestigde eindeffector of grijper kan met een relatief grote absolute nauw- 8701183 PHN 12128 11 keurigheid en met een relatief grote herhalingsnauwkeurigheid plaatsvinden. (literaard wordt bij de tweede uitvoeringsvorm van de manipulator volgens de uitvinding het aandrijfmechanisme 1 in fig. 9 gevormd door het in fig. 1 getoonde mechanisme zodat een extra figuur hiervoor niet 5 is opgenomen.

Een aandrijfmechanisme volgens de uitvinding is niet beperkt tot een uitvoering met een spil die van driegangige schroeflijnvormige geleidingen 7 en 9 is voorzien. Ook een spil met één tweegangige geleiding met rechtse en één tweegangige geleiding met 10 linkse draaizin is mogelijk. Twee van de drie paren looprollen per bus bevinden zich in dat geval op gelijk niveau in axiale richting terwijl het derde paar looprollen zich op enige afstand van de twee andere paren bevindt. Het is zelfs mogelijk alle drie de looprollenparen op een verschillend axiaal niveau te plaatsen. Een dergelijk mechanisme vraagt 15 wat meer ruimte in axiale richting dan de beschreven uitvoering met driegangige geleidingen maar valt geheel binnen het kader van de uitvinding. In principe kunnen bussen zonder sneden wordentoegepast als voor voldoende speling wordt gezorgd. Omdat deze speling zo klein mogelijk dient te zijn betekent dit wel dat relatief nauwe fabricagetoleranties 20 moeten worden aangehouden. De bussen 11 en 13 en de spil 3 worden bij voorkeur vervaardigd uit een legering van lichtmetaal zoals aluminium.

Het aandrijfmechanisme kan overal daar worden toegepast waar een Ζ-φ-bweging nodig is bij de verplaatsing van objecten. Te denken valt hierbij o.a. aan z.g. overzetters. Door de sterk modulaire opbouw van 25 het aandrijfmechanisme met een relatief groot aantal gelijke onderdelen kan het mechanisme in massafabricage goedkoop worden vervaardigd. Ook de onderhouds- en de reparatiemogelijkheden van een dergelijk mechanisme zijn aanzienlijk verbeterd. In principe gelden de beschreven voordelen ook voor een manipulator volgens de uitvinding waarin het aandrijfme-30 chanisme volgens de uitvinding geheel is geïntegreerd. Het stangen-mechanisme van de manipulator met twee of meer stangen of een stangen-vierhoek kan in zijn geheel verplaatsbaar zijn langs de zuil 121. Voor het positioneren van de eindeffector kan de verplaatsing van het stangenmechanisme langs de zuil 121 worden opgenomen in een grofrege-35 ling, terwijl de translatie van de spil kan worden opgenomen in een fijnregeling. De toegepaste motoren kunnen electrische, hydraulische of pneumatische motoren zijn.

8701183 PHN 12128 12

De schotelveren 75 kunnen worden vervangen door schroef-veren, Schotelveren genieten echter de voorkeur vanwege de daarmee bereikbare compacte constructie en de relatieve ongevoeligheid voor afstandsvariaties tussen de looprollen van een paar. Als gebruik gemaakt 5 wordt van relatief sterke stalen tussen 11 en 13 kunnen de elastiek vervormbare bruggen 57 worden benut om de looprollen 43 voor te spannen.

In een manipulator met in een vlak dwars op een hoofdas verplaatsbare stangen komt het aandrijfmechanisme volgens de uitvinding op een bijzondere wijze tot zijn recht doordat elke positie binnen een 10 cirkelcylindrische werkruimte met de eindeffector op eenvoudige wijze kan worden bereikt. Vooral bij de in het voorgaande beschreven manipulator met twee stangenparen is toepassing van het aandrijfmechanisme volgens de uitvinding van bijzonder voordeel omdat de z.g. baanprogram-mering een relatief eenvoudige coördinatentransformatie in cylinder-15 coördinaten vraagt.

8701183

Claims (9)

1. Aandrijfmechanisme met een in ten minste een motorisch draaibare bus ondersteunde en ten opzichte daarvan draaibare en verschuifbare spil, welke spil is voorzien van ten minste een schroeflijnvormige geleiding waarmee de bus d.m.v. een aantal rolorganen in 5 ingrijping is, met het kenmerk, dat de spil is voorzien van een eerste meergangige schroeflijnvormige geleiding met een linkse draaizin en een tweede meergangige schroeflijnvormige geleiding met een rechtse draaizin die respectievelijk in ingrijping zijn met een eerste motorisch draaibare, t.o.v. de spil coaxiale bus en een tweede motorisch draaibare, 10 t.o.v. de spil coaxiale bus, waarbij elk van de beide bussen is voorzien van drie paren met respectievelijk de eerste en de tweede geleiding in ingrijping zijnde looprollen.

2. Aandrijfmechanisme volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de beide schroeflijnvormige geleidingen driegangig zijn, 15 warbij de drie paren looprollen van elke bus zich in axiale richting van de spil gezien op eenzelfde niveau bevinden.

3. Aandrijfmechanisme volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat elke bus twee busdelen bezit die gedeeltelijk van elkaar zijn gescheiden door een snede en met elkaar zijn verbonden door een 20 elastisch vervormbare brug en die onder veerkracht t.o.v. elkaar verplaatsbaar zijn, waarbij de ene looprol van een paar zich bevindt op het ene busdeel, terwijl de andere looprol van het paar zich bevindt op het andere busdeel.

4. Aandrijfmechanisme volgens conclusie 3, met het ken- 25 merk, dat het ene busdeel van een bus is gekoppeld met het andere busdeel m.b.v. een drietal tussen opeenvolgende paren looprollen opgestelde bouten, waarbij elk der bouten is voorgespannen d.m.v. een tussen een busdeel en de bout gelegen veer.

5. Aandrijfmechanisme volgens conclusie 4, met het ken- 30 merk, dat de veer een schotelveer is.

6. Aandrijfmechanisme volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede bus zijn bevestigd aan respectievelijk een eerste en een tweede poelie die middels een eerste en een tweede tandriem zijn gekoppeld met een eerste en een tweede motor.

7. Aandrijfmechanisme volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede bus zijn gekoppeld met een eerste en een tweede electromotor, waarbij een ringvormige rotormagneet van elke 8701183 PHN 12128 14 electromotor is bevestigd aan de betreffende bus en is gelegen binnen een van wikkelingen voorziene stator, terwijl de rotormagneet en bijbehorende stator coaxiaal en concentrisch zijn opgesteld t.o.v. de spil.

8. Manipulator, voorzien van een door een stangenme- 5 chanisme met ten minste twee scharnierend met elkaar verbonden stangen en een door het stangenmechanisme ondersteunde spil verplaatsbare eindeffector, waarbij de stangen draaibaar zijn om een hoofdas die loodrecht staat op een vlak waarin de verplaatsig van de stangen plaatsvindt, terwijl de met de spil gekoppelde eindeffector m.b.v. een 10 door het stangenmechanisme ondersteund, de spil bewegend aandrijfmechanisme verplaatsbaar is evenwijdig aan en draaibaar is om de hartlijn van de spil, welk aandrijfmechanisme wordt gevormd door een mechanisme volgens een der voorgaande conclusies.

9. Manipulator volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat 15 de eerste en de tweede bus van het aandrijfmechanisme draaibaar zijn om een scharnieras van twee scharnierend met elkaar verbonden draagstangen van het stangenmechanisme dat twee stangenparen bevat gevormd door het genoemde paar draagstangen en een scharnierend daarmee verbonden paar aandrijfstangen, waarbij de eerste bus is gelegerd in een van de draag-20 stangen en de tweede bus is gelegerd in de andere draagstang. 870 1 183