CS225172B1

CS225172B1 - Joint unit with three steps of the latitude motion

Info

Publication number: CS225172B1
Application number: CS512781A
Authority: CS
Inventors: Jozef Ing Labaj; Milan Istvan; Dalibor Ing Ragan
Original assignee: Labaj Jozef; Milan Istvan; Dalibor Ing Ragan
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1984-02-13

Description

Vynález sa týká konštrukčného usporiadania kíbovej jednotky umožňujúcej pohyb jej koncového člena a jeho orientáciu v troch pohybových osiach. Klbová jednotka je přitom poháňaná pomocou troch sústredných hriadeiov z jednej strany jednotky. Osi rotácie jednotlivých stupňov volnosti sa přitom pretínajú v jednom bode.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a design of a joint unit allowing movement of its end member and its orientation in three movement axes. The articulated unit is driven by three concentric shafts on one side of the unit. The axes of rotation of the individual degrees of freedom intersect at one point.

Doteraz známe kíbové jednotky s tromi stupňami volnosti využívajúce podobný princip pohonu jednotlivých členov májů odlišné konístrukčné usporiadanie. Ich nevýhody sú následovně: U niektorých z nich sa osi rotácie jednotlivých členov nepretínajú v jednom bode, čo má za následok sťaženie riadenia ich koncového člena pri použití napr. v konštrukcii priemyselného robota. U iných typov je zložitejšie konstrukčně usporiadanie, niektoré typy majú otvorené vnútorné ústrojenstvo a musia byť vybavené krytmi, ktoré umožňujú súčasne rotáciu a sklápanie koncového člena.Previously known joint units with three degrees of freedom using a similar principle of propulsion of individual members of May may have different construction arrangements. Their disadvantages are as follows: In some of them, the axes of rotation of the individual members do not intersect at one point, making it difficult to control their end member when using e.g. in the construction of an industrial robot. In other types, the structural arrangement is more complicated, some types have an open internal device and must be provided with covers that allow the end member to rotate and tilt at the same time.

Uvedené nedostatky sú odstránené klbovou jednotkou s tromi stupňami volnosti podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že pohon druhého a tretieho stupňa volnosti, t. j. sklápanie a rotácia koncového člena je převedený pomocou dvoch dvojíc kuželových kolies, pričom hnacie kolesá sú připevněné na pohonové hriadele. Hnané koleso prvej dvojice je pevne spojené s telesom sklápania, vo vnútri ktorého je převod rotácie koncového člena, hnaný pomocou druhej dvojice kuželových kolies.The above drawbacks are overcome by the three-degree-of-articulated joint unit of the present invention, which is based on the fact that the second and third-degree-of-freedom drive, i. j. the tipping and rotation of the end member is converted by means of two pairs of bevel gears, the drive wheels being mounted on the drive shafts. The driven wheel of the first pair is rigidly connected to the tilting body within which the rotation of the end member is driven by the second pair of bevel wheels.

Jednotlivé pohybové osi sa pretínajú v jednom bode, ktorý leží v priesečníku osi pohonových sústredných hriadeiov a osi tělesa sklápania (druhého stupňa volnosti), čo má za následok zjednodušenie riadenia pohybu koncového člena jednotky v případe jej použitia pre stavbu priemyselného robota, hlavně pre zápástie. Teleso sklápania, v ktorom sú umiestnené převodové členy tretieho stupňa volnosti tvoří uzatvorená skriňa, ktorá tvoří zároveň kryt vnútorného priestoru kíbovej jednotky.The individual movement axes intersect at one point, which lies at the intersection of the axis of the drive concentric shafts and the axis of the tilting body (second degree of freedom), resulting in simplified control of the movement of the unit end member when used for industrial robot construction, mainly for wrists. The tilting body, in which the third-degree gear members are located, forms a closed housing which also forms the cover of the interior space of the joint unit.

Celá klbová jednotka sa navonok javí ako kompaktný celok v tvare gule, čo má vplyv na výsledná nízku hmotnost a malé rozměry, ktoré sú doležitou podmienkou pre stavbu zariadení s dobrými dynamickými vlastnosťami.The entire articulated unit appears externally as a compact unit in the form of a ball, which affects the resulting low weight and small dimensions, which are an important condition for the construction of devices with good dynamic properties.

Na výkrese (obr. č. 1) je v řeze znázorněné konštrukčné usporiadanie kíbovej jednotky s tromi stupňami volnosti pohybu.The drawing (FIG. 1) shows a cross-sectional view of the design of the articulated unit with three degrees of freedom of movement.

Klbová jednotka s tromi stupňami volnosti podlá obr. 1 je tvořená telesom 1, pevne spojeným s vonkajším dutým hriadelom 2, ktorý sa móže otáčať neobmedzene okolo svojej osi a tým vykonávat pohyb prvého stupňa volnosti. Vo vnútri vonkajšieho dutého hriadela je uložený prostredný dutý hriadel' 3, ktorý je pevne spojený s prvým hnacím kolesom 4, ktoré je v zabere s prvým hnaným kolesom 5 pevne spojeným s telesom sklápania 6, ktoré tvoří druhý stupeň volnosti, t. j. sklápanie koncového člena kíbovej jednotky. Vo vnútri prostredného dutého hriadela 3 je uložený vnútorný hriadel' 7, ktorý je pevne spojený s druhým hnacím kolesom 8, ktoré je v zábere s druhým hnaným kolesom 9 pevne spojeným s kolesom rotácie 10, ktoré je v zábere s pastorkom rotácie 11 pevne spojeným s koncovým členom 12, na ktorý možno připevnit ďalšie časti zariadenia 13. Druhé hnané koleso 9 pevne spojené s kolesom rotácie 10 je otočné uložené ako v telese 1, tak aj v telese sklápania 6, čím je umožněný přenos krútiaceho momentu z vnútorného hriadel'a 7 na koncový člen 12, ktorý tvoří třetí stupeň volnosti, t. j. rotáciu koncového člena, ktorý sa može neobmedzene otáčal okolo svojej osi.The articulated unit with three degrees of freedom according to FIG. 1 is formed by a body 1 fixedly connected to an external hollow shaft 2, which can rotate unrestrictedly about its axis and thereby perform a movement of the first degree of freedom. Inside the outer hollow shaft there is a central hollow shaft 3 which is fixedly connected to a first drive wheel 4 which engages a first driven wheel 5 firmly connected to the tilting body 6, which forms the second degree of freedom, i.e.. j. folding of the joint unit end member. The inner hollow shaft 3 accommodates an inner shaft 7 which is rigidly coupled to a second drive wheel 8 which engages a second driven wheel 9 rigidly coupled to a rotation wheel 10 which engages a pinion of rotation 11 firmly coupled to The second driven wheel 9 fixedly coupled to the rotation wheel 10 is rotatably mounted in both the body 1 and the tilting body 6, thereby allowing the transmission of torque from the inner shaft 7. to the end member 12 which forms the third degree of freedom, i. j. rotation of the end member which can be rotated indefinitely about its axis.

Pri nepohyblivom uložení vonkajšieho dutého hriadeťa funguje kíbová jednotka iba s dvorní stupňami volnosti, ktoré tvoria sklápanie a rotácia koncového člena.When the outer hollow shaft is stationary, the articulated unit only operates with the court degrees of freedom that constitute the tipping and rotation of the end member.

Klbovú jednotku s tromi stupňami volnosti je možno použit pri stavbě priemyselných robotov, u ktorých sa v stavbě ich kinematickej štruktúry vyžaduje klb, ktorý umožňuje uvedené dva, alebo tri stupně volnosti. Takáto potřeba je hlavně u zápastia priemyselného robota, ktoré slúži na priestorovú orientáciu koncového člena, na ktorom je upevněné chápadlo, alebo Iubovolná technologická hlavica napr. striekacia pistol', zvárací horák pre oblúkové zváranie, zváracie bodovacie kliešte ap.An articulated unit with three degrees of freedom can be used in the construction of industrial robots where a knuckle is required in the construction of their kinematic structure, which allows the two or three degrees of freedom. Such a need is mainly in the case of an industrial robot wrist which serves for spatial orientation of the end member on which the gripper is mounted, or any technological head e.g. spray gun, welding torch for arc welding, welding spotting pliers etc.

Claims

SUBJECT

An articulated unit with three degrees of freedom of movement, characterized in that it consists of a body (1) firmly connected to an outer hollow shaft (2) in which the central hollow shaft (3) is rotatably mounted, on which the first drive means is fixed. a wheel (4) engaging a first driven wheel (5) rigidly coupled to the tilting body [6], in which the rotatably mounted pinion (11) is fixedly coupled to the end member (12) and simultaneously engaged with the rotation wheel (10) ) fixedly coupled to the second invention by a drive wheel (9) which engages a second drive wheel (8) rigidly connected to the inner shaft (7j) which is rotatably mounted in the intermediate hollow shaft (3).

Articulated unit according to claim 1, characterized in that the second driven wheel (9) fixedly connected to the rotation wheel (10) is rotatably mounted in a body (11) and at the same time in a tilting body (6) which is rotatably mounted on one side in the body (1).