CS252713B1 - Kinematický převodový reťazec nezávislý na rotácii jeho unášača - Google Patents

Description

252713

Vynález rieši kinematický převodový reťa-zec nezávislý na rotácii jeho unášača, akošpeciálny mechanický převod ozubenými ko-lesami. V technickej praxi konštruovania a apli-kácií různých strojných zariadení, najčastej-šie v prípadoch mechanizmov automatov,priemyselných robotov a specializovanýchjednoúčelových strojov pre rozmanité, najmavšak technologické účely, je často potřeb-né dosiahnúť u členov různých mechaniz-mov, ktoré sú upevněné na rotujúcom uná-šačí, ich nezávislé relativné pohyby oprotitelesu tohto rotujúceho unášača. Často savyskytuje požiadavka, aby mechanizmy ne-sené rotujúcim unášačom mali viac stupňovvolnosti nezávislých relativných pohybov o-proti telesu rotujúceho unášača, alebo abyrotujúci unášač niesol súčasne viac různýchmechanizmov s nezávislými relativnými po-hybmi oproti telesu tohto rotujúceho unáša-ča, pričom aby tieto pohyby boli kontinuál-ně a s nekonečnou rotáciou.

Doteraz známe riešenia dosahovali splne-nie popisovaných kinematických požiadaviekobvykle tak, že každý nezávislý mechaniz-mus nesený rotujúcim unášačom bol pohá-ňaný samostatnou pohonnou jednotkou svlastným prívodom energie, povelov k čin-nosti a meracích signálov polohovej a rých-lostnej regulácie. Pohonná jednotka každé-ho nezávislého neseného mechanizmu je vtýchto prípadoch upevněná v sústave rotu-júceho unášača a unášaná s nim spoločnerotuje. Sú známe riešenia, pri ktorých sú přívod-ně silové, povelové a signálové meracie e-lektrické vodiče ohybné, a sú pevne připo-jené na pohonnú jednotku a jej riadiace prv-ky. Nevýhodou týchto riešení je obmedzenámožnost rotácie rotujúceho unášača len domlery, ktorú dovoluje prakticky dosiahnu-telná dížka prívodného zvazku káblov priich postupnom namotávaní na teleso rotu-júceho unášača, alebo ktorú dovolí přípust-ná miera skrucovania zvazku káblov. Po do-siahnutí hraničného počtu otočení musí nut-né rotujúci unášač reverzovať rofáciu a káb-lový zvazok odmotat naspat. Nevýhodou jetiež značné znižovanie životnosti káblovéhozvazku striedavým namotáváním a skruco-vaním a tým aj nebezpečie nespolehlivostiaž zlyhania zariadenia s takýmto riešením. Sú tiež známe riešenia, kde přívody ener-gie pre pohonnú jednotku, povely a meraciesignály do pohonných jednotiek nesenýchrotujúcim unášačom sprostredkuje rotačnýkrúžkový zberač s klznými kontaktmi. Tie-to riešenia sú pri vačšom množstve pohon-ných jednotiek na rotujúcom unášači jednaktechnicky a priestorovo> neprimerané až· ne-únosné a jednak prinášajú riziko výskytuporúch spůsobovaných značným množstvomkontaktov s klzným pohybom a tak rizikonespolehlivosti až možnosti zlyhania zariade-nia s takýmto riešením. Sú dalej známe aj riešenia s mechanickým prenosom pohybov nezávislých na rotáciirotujúceho unášača, ktoré však nedovolujúkontinuálny nekonečný pohyb, najma rotá-ciu mechanizmov nesených rotujúcim uná-šačom. Tieto majú limitovaný rozsah pohy-bov nezávislých mechanizmov a obvykle nut-nost vykonávat len vratné pohyby. Všetky známe riešenia majú nevýhodu, žepohonné jednotky mechanizmov nesenýchrotujúcim unášačom a kinematicky nezávis-lých na rotácii unášača, sú pevnou súčas-ťou rotujúceho unášača a svojou hmotnos-ťou jednak zhoršujú dynamické vlastnostisústavy rotujúceho unášača a jednak rotač-ný pohyb a s nim súvisiace vibrácie a cel-ková dynamika nepriaznivo vplývajú na ži-votnost a funkčnost pohonných jednotiek.Chod rotujúceho unášača můžu v případepohonných jednotiek s vysokými otáčkaminarušovat gyroskopické účinky rotujúcichhmůt pohonných jednotiek.

Uvedené nevýhody a nedostatky sú odstrá-nené riešením podl'a vynálezu.

Podstatou vynálezu je kinematický převo-dový reťazec nezávislý na rotácii jeho uná-šača, ako špeciálny mechanický převod o-zubenými kolesami vytvořený tak, že každájeho převodová vetva obsahuje vložený vol-ný medzikruhový oběžný ozubený veniec, o-patrený vnútorným aj vonkajším ozubenímna jeho vnútornom a vonkajšom obvode, kto-rého vnútorné ozubenie je v zábere s ozu-bením ozubených satelitov, ktoré je súčasnena opačnej straně ich obvodu v zábere s o-zubením planétového ozubeného kolesa pev-ne spojeného s dutým hriadetom, na ktoré-ho opačnom konci je upevněné ozubené ko-leso, ktorého ozubenie je v zábere s ozube-ním koncového člena nezávislého mechaniz-mu, pričom sú ozubené satelity volné otoč-né uložené na čapoch upevněných v teleseozubeného volnoběžného unášača satelitov,ktorého ozubenie je v zábere s ozubenímpastorka pevne spojeného s hriadetom po-honnej jednotky nezávislého mechanizmu,kým vonkajšie ozubenie vloženého volnéhomedzikruhového oběžného ozubeného vencaje v zábere s ozubením pastorka prevodovejvazby, upevněného na hriadeli prevodovejvazby pohonnej jednotky rotujúceho unáša-ča, pričom na opačnom konci hriadela pre-vodovej vazby je upevněný pastorok náho-nu rotujúceho unášača, ktorého ozubenieje v zábere s ozubením vloženého volné o-točného ozubeného kolesa, ktoré je súčasnena opačnej straně svojho obvodu v záberes ozubeným kolesom pevne spojeným s du-tým hriadelom rotujúceho unášača, pričomje dutý hriadel náhonu koncového člena ne-závislého mechanizmu koaxiálny s dutýmhriadelom rotujúceho^ unášača a vzájomnýpoměr počtu zubov vnútorného ozubenia vlo-ženého volného medzikruhového oběžnéhoozubeného venca a počtu zubov planétovéhoozubeného kolesa je rovnaký, ako je vzájom-ný poměr počtu zubov vonkajšieho ozube- 252713 nia vloženého volného medzikruhového o-bežného ozubeného venca a počtu zubov o-zubeného kolesa pohonu dutého hriadela ro-tujúceho unášiača, a tým aby uhlová rych-lost otáčania ozubeného kolesa pohonu hria-deía rotujúceho unášača, nezávislého me-chanizmu a planétového ozubeného kolesapevne spojeného s koaxiálnym dutým hria-delom pohonu nezávislého mechanizmu ne-seného rotujúcim unášačom boli navzájomrovnaké čo do velkosti aj směru otáčaniavtedy a len vtedy, keď je volné .otočný ozu-bený unášač satelitov nehybný oproti telesupevného rámu převodu s na ňom upevně-nou pohonnou jednotkou, pričom je každáďalšia převodová vetva medzl dalšou pohon-nou jednotkou a dalším nezávislým mecha-nizmom unášaným rotujúcim unášačom vždyprevodovo v tomto pomere počtov zubov ozu-bení viazaná cez hriadel' prevodovej vazby,pastorky prevodovej vazby a pastorok náho-nu rotujúceho unášača s ozubeným kolesompevne spojeným s dutým hriadelom rotujú-ceho unášača.

Konštrukčne je možné vytvořit pre jedenrotujúci unášač súčasne viacero kinematic-kých převodových reťazcov nezávislých narotácii tohoto unášača. Všetky ďalšie vetvypre přenosy silových tokov dalších pohon-ných jednotiek a nezávislých mechanizmovnesených rotujúcim unášačom sú vytvořenéako ďalšie planetové převody mechanickyzviazané stálým prevodom s ozubeným kole-som pohonu otáčania rotujúceho unášačanezávislých mechanizmov právě vyššie po-písaným spósobom. Takto vytvořený kine-matický viacvetvový převodový reťazec ne-závislý na rotácii jeho unášača má také me-chanické funkčně vlastnosti, že absolútnepohyby pohonnej jednotky 1'ubovol'ného ne-závislého mechanizmu neseného rotujúcimunášačom, upevnenej na oproti okoliu ne-hybnom pevnom ráme, sa prostredníctvoinpríslušnej vetvy kinematického převodové-ho retazca podlá vynálezu prenesú v pre-vodovom pomere tohoto retazca na mecha-nizmus nesený rotujúcim unášačom ako re-lativný pohyb tohoto mechanizmu a jehokoncového člena oproti telesu rotujúcehounášača. V případe kíudu pohonnej jednotkyupevnenej na nehybnom pevnom ráme opro-ti okoliu, bude aj mechanizmus nesený ro-tujúcim unášačom a jeho koncový člen za-chovávat relativný klud oproti telesu rotu-júceho unášača. Uvedené funkčně vlastnostisa dosiahnu navzájom nezávisle medzi toí-kými pohonnými jednotkami a mechanizma-mi nesenými rotujúcim unášačom, kolko ve-tiev má konštrukčne vytvořených kinema-tický převodový reťazec podlá vynálezu.

Obidva kinematické stavy, ako relativné-ho pohybu, tak aj relativného kludu mecha-nizmov. nesených rotujúcim unášačom o-proti telesu tohto rotujúceho unášača pri sta-vech absolútneho pohybu, alebo absolútne-hoi kíudu příslušných pohonných jednotiekoproti sústave nehybného pevného rámu a okoliu sú celkem nezávislé na tom, či je ro-tujúci unášač oproti okoliu v kíude, alebosa kontinuálně a nekonečne otáča bez ob-medzovania výsledného, počtu otočení v 1'u-bovolnom smere.

Pohonné jednotky nezávislých vetiev ki-nematického převodového· retazca podlá vy-nálezu sa v podstatě správajú mechanickytak, ako by boli pevne fixované na rotujú-com unášači spolu s mechanizmami nese-nými týmto rotujúcim unášačom, hoci sú fi-xované na oproti okoliu nehybnom pevnomráme, v ktorom sa otáča teleso rotujúcehounášača a netřeba preto používat’ žiadne po-hyblivé káblové alebo zberačové klzné pří-vody energií, povelových a meracích signá-lov k pohonným jednotkám, ale postačí ichpevné pripojenie nehybnými káblami alebovodičmi. Výhodou riešenia podlá vynálezu je mož-nost konštruovania mechanických zariadenís rotujúcimi dielmi, na ktorých je potřebnémať ďalšie mechanizmy, kinematicky nezá-vislé na okamžitom stave rotácie a poloherotujúcich dielov v priestore takým spóso-bom. ktorý vystačí s pevnou montážou po-honných jednotiek kinematicky nezávislýchmechanizmov na pevnej časti mechanické-ho zariadenia, nehybnej oproti okoliu. Výhodou riešenia podlá vynálezu je tiežmožnost konštruovania rotujúcich dielovróznych mechanických zariadení s hmot-nos*'ou zníženou o hmotnost pohonných jed-notiek na neupevňovaných mechanizmovnezávislých na rotácii a polohe týchto rotu-júcich dielov, čím sa dosiahne výhodnějšíchdynamických vlastností rotujúcich dielov ta-kýchto zariadení.

Dalšou výhodou riešenia podlá vynálezuje dosahovanie vyššej užitočnej nosnosti ro-tujúcich dielov a podstatné zvýšenej účin-nosti a úspor energie na pohon róznych me-chanických zariadení s takýmito rotujúci-mi dielmi s hmotnosťou zníženou o parazit-ně hmotnosti potřebných pohonných jedno-tiek, ktoré pri riešení podlá vynálezu nemu-sia konat žiadny pohyb v priestore a nespo-třebuje sa tak žiadna energia na ich pre-miestňovaníe. Výhodou riešenia podlá vynálezu je tak-tiež úspora kovov a materiálov spotřebova-ných na výrobu odlehčených rotujúcich die-lov róznych mechanických zariadení, ktorémóžu byť konštrukčne primerane menej pře-dimenzované vzhladom na odstránenie pa-razitných hmotností pohonných jednotiek ni-mi unášaných kinematicky nezávislých me-chanizmov.

Kinematický převodový reťazec nezávislýna rotácii jeho unášača, znázorněný na ob-rázkoch, je uložený v telese pevného rámu1 a každá jeho nezávislá převodová vetvasa skládá zo sústavy rovnakých dielcov, kto-ré sa u jednotlivých převodových vetiev lí-šia len spósobom uloženia na sústave vzá-jemné koaxiálnych dutých hriadelov príslu-

Claims (2)

1. 232713 šlacích jednotlivým převodovým vetvám. Vpříklade vyhotovenia vynálezu je uvedenýpopis dvojvetvového vyhotovenia kinematic-kého převodového reťazca nezávislého narotácii jeho unášača
2. 2. Pohonná jednotka 8prvého nezávislého kinematického převodo-vého reťazca je připojená cez hriadel' 10náhonu prvého nezávislého kinematickéhopřevodového reťazca k pastorku 11, ktorý jev zabere s ozubením unášača 9 satelítov 18planétového převodu prvého nezávislého ki-nematického převodového reťazca. Satelity18 svojim ozubením sú v zábere s vonkajšímozubením plianétového kolesa 17 pohonu pr-vého nezávislého kinematického převodové-ho reťazca a súčasne s vnútorným ozube-ním vloženého volného medzikruhového o-bežného ozubeného venca G, ktorý svojimvonkajším ozubením je súčasne v zábere spastorkom 13 náhonu prevodovej vazby o-bežných vencov pevne spojeným cez hriadeíprevodovej vazby 12 s ozubeným pastorkom14 prevodovej vazby ozubených vencov, kto-rý je prostredníctvom vloženého ozubeného,kolesa 15 v zábere s ozubeným kolesom 16pohonu rotujúceho unášača 2, uloženým pev-ne na hriadeli unášača 20. Planétové koleso17 je pevne spojené s dutým hriadelom 5náhonu prvého kinematického převodovéhoreťazca, na ktorého konci orientovanom nastranu rotujúceho unášača 2 je upevněné o-zubené koleso 3, ktoré zaberá s ozubenýmkolesom 4 koncového člena prvého nezávis-lého mechanizmu neseného unášačom 2 aspojeného s hnaným prvým nezávislým ki-nematickým převodovým reťazcom pohon-nej jednotky 8. Pohonná jednotka 8 druhého nezávisléhokinematického převodového reťazca je při-pojená svojim hriadelom k pastorku 11 ná-honu druhého nezávislého kinematickéhopřevodového reťazca, ktorý je v zábere s o-zubením unášača 9 satelitov 18 planétového prevodu druhého nezávislého kinematické-ho převodového reťazca. Satelity 18 sú svo-jim ozubením v zábere s vonkajším ozube-ním planétového ozubeného kolesa 17 po-honu druhého nezávislého kinematickéhopřevodového reťazca a súčasne s vnútornýmozubením vloženého volného medzikruhové-ho oběžného ozubeného venca 6 druhého ne-závislého kinematického převodového reťaz-ca, ktorý je svojim vonkajším ozubením sú-časne v zábere s pastorkom 13 náhonu pre-vodovej vazby oběžných vencov pevne spo-jeným cez hriadel prevodovej vazby 12 sozubeným pastorkom 14 prevodovej vazbyozubených vencov, ktorý je prostredníctvomvloženého ozubeného kolesa 15 v zábere sozubeným kolesom 18 pohonu rotujúcehounášača 2 uloženým pevne na hriadeli uná-šača 20. Vložené ozubené koleso 15 je vol-né otočné uložené na čapě v telese pevnéhorámu 1. Planétové ozubené koleso 17 je pev-ne spojené s dutým hriadelom 5 náhonu dru-hého- nezávislého kinematického převodové-ho reťazca, na ktorého konci orientovanomna stranu unášača 2 je upevněné ozubenékoleso 3 zaberajúce s ozubeným kolesom 4koncového člena druhého nezávislého me-chanizmu neseného rotujúcim unášačom 2a pohádaného druhým nezávislým kinema-tickým převodovým reťazcom od ďalšej po-honnej jednotky 8. Riešenie podlá vynálezu može byť širokouplatněné pri tvorbě chápadiel a zápastípriemyselných robotov a manipulátorov snekonečnou rotáciou zápástia, pri koncipo-vaní jednoúčelových technologických, napří-klad zváracích a řezacích zariadení so zlo-žitými priestorovými trajektóriami pohybukoncových členov rotujúcich mechanizmovs riadením viacerých pohybových osí, alebo-pri tvorbě zložitých hlavic obrábacích stro-jov s rotáciou sústavy nástrojov s vlastný-mi nezávislými pohybmi. PREDMET Kinematický převodový reťazec nezávislýna rotácii jeho unášača, vytvořený ako me-chanický převod otáčok a krútiacich momen-tov, v převodových vetvách medzi nezávislý-mi mechanizmami upevněnými na rotujúcomunášači a ich pohonnými jednotkami pevneuloženými na pevnom ráme stroja, v ktoromje rotujúci unášač otočné uložený, vyznaču-júci sa tým, že každá jeho převodová vetvaobsahuje vložený volný medzikruhový oběž-ný ozubený veniec [6 j, opatřený vnútornýmaj vonkajším ozubením, ktorého vnútornéozubenie je v zábere s ozubením satelitov(18), ktoré sú súčasne v zábere s ozubenímplanétového ozubeného kolesa (17) pevnespojeného s dutým hriadelom (5), na kto-rého opačnom konci je upevněné ozubenékoleso (3), ktorého ozubenie je v zábere sozubením koncového člena nezávislého me- chanizmu (4), pričom sú satelity (18) volnéotočné uložené na čapoch (19) upevněnýchv telese ozubeného volnoběžného unášačasatelitov (9), ktorého ozubenie je v záberes ozubením pastorka (11) pevne spojenéhos hriadelom (10) pohonnej jednotky nezá-vislého mechanizmu (8), kým vonkajšie ozu-benie vloženého volného medzikruhového-oběžného ozubeného venca (6) je v záberes ozubením pastorka prevodovej vazby (13)upevněného na hriadeli prevodovej vazby(12) pohonnej jednotky (7) rotujúceho u-nášača (2), pričo-m na opačnom konci hria-dela prevodovej vazby (12) je upevněný pa-storek náhonu rotujúceho unášača (14), kto-rého ozubenie je v zábere s ozubením vlo-ženého volné otočného ozubeného kolesa (15), ktoré je súčasne na opačnej straně -232713 10 svojho obvodu v zábere s ozubeným kole-som (16) pevne spojeným s dutým hriadelom(20) rotujúceho unášača (2), pričom je du-tý hriadel' (5) náhonu koncového člena (4)nezávislého mechanizmu koaxiálny s dutýmhriadelom (20) rotujúceho unášača (2) avzájomný poměr počtu zubov vnútorného o-zubenia vloženého volného' medzikruhovéhooběžného ozubeného venca (6) a počtu zu-bov planetového ozubeného kolesa (17) jerovnaký, ako je vzájomný poměr počtu zu-bov vonkajšieho ozubenia vloženého volné-ho medzikruhového oběžného ozubeného ven- ca (6) a počtu zubov ozubeného kolesa (16)náhonu dutého hriadela (20) rotujúceho u-nášača (2), pričom je každá ďalšia převodo-vá vetva medzi ďalšou pohonnou jednotkoua dalším nezávislým mechanizmom unáša-ným rotujúcim unášačom (2) vždy prevodo-vo v tomto pomere počtov zubov ozubení via-zaná cez hriadel' převodovéj vazby (12), pas-torky prevodovej vazby (13) a pastorok ná-honu rotujúceho unášača (14) s ozubenýmkolesom (16) pevne spojeným s dutým hria-deTom (20) rotujúceho unášača (2). 1 list výkresov