DD216677A1 - DOUBLE JOINT WITH AUTONOMOUS DRIVES FOR MODULAR BUILT INDUSTRIAL MOTORS - Google Patents
DOUBLE JOINT WITH AUTONOMOUS DRIVES FOR MODULAR BUILT INDUSTRIAL MOTORS Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Doppelgelenke mit autonomen Antrieben fuer modular aufgebaute Industrieroboter durch geeignete Anordnung von Antriebsmotoren und Getriebeelementen, wodurch eine grosse Flexibilitaet und Austauschbarkeit der Glieder eines Systems von Industrierobotern und eine rasche Auswechselbarkeit und Lageaenderung der Glieder miteinander erreicht werden kann. Dabei wurde eine guenstige Massenverteilung auf die Struktur der Glieder dadurch erzielt, dass alle Antriebsmotoren zum Gestell hin mit einem Glied verlagert werden. Die Loesung zeichnet sich dadurch aus, dass das Doppelgelenk aus zwei aehnlichen miteinander starr verbundenen Robotergliedern 3 verbunden wird, welches seitlich jeweils zwei kinematische Koppelelemente und auf der motornahen Seite, am freien Ende eine starre Verbindungsstelle besitzt. Die Antriebsmotoren werden im Gelenk kinematisch so gekoppelt, dass es zwischen den Antrieben einen geschlossenen Kraftschluss gibt.The invention relates to double joints with autonomous drives for modular industrial robots by suitable arrangement of drive motors and transmission elements, whereby a great flexibility and interchangeability of the links of a system of industrial robots and rapid interchangeability and position change of the links can be achieved. In this case, a favorable mass distribution on the structure of the links was achieved by shifting all the drive motors towards the frame with one link. The solution is characterized in that the double joint of two similar rigidly connected robot members 3 is connected, which laterally has two kinematic coupling elements and on the motor side, at the free end a rigid connection point. The drive motors are kinematically coupled in the joint so that there is a closed traction between the drives.
Description
Ti t elTi t el
Doppelgelenk mit autonomen Antrieben für modular aufgebaute IndustrieroboterDouble joint with autonomous drives for modular industrial robots
Anwendungsgebiet c Application area c
Die Erfindung betrifft die Ausführung von Baugruppen, die in Doppelgelenkausführung zur Bildung von Strukturen für Industrieroboter und Industrierobotersysteme verwendet Werden. Die Erfindung kann weiterhin allgemein zur Bildung von modular aufgebauten Industrierobotern mit veränderbarer Achsenkonfiguration angewendet werden.The invention relates to the design of assemblies used in double joint design to form structures for industrial robots and industrial robotic systems. The invention may also be generally applied to the formation of modular robotic robots with variable axis configuration.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Für die, Manipulation von Teilen mit Hilfe eines Industrieroboters sind eine Reihe von Ausführungen bekannt» Die meisten dieser Ausführungen beziehen sich auf eine feste Anordnung der Bewegungsachsen der Glieder in der Struktur und/oder auf die Steuerung der Antriebe»For the, manipulation of parts with the help of an industrial robot, a number of designs are known »most of these statements relate to a fixed arrangement of the axes of movement of the links in the structure and / or on the control of the drives»
In der DE-OS 3026 273 A1 wird eine Lösung vorgeschlagen, die den aktiven Arbeitsraum und die Achsenkonfiguration 'durch Hinzufügen eines autonomen Zwischengliedes zwischen den Ober- und den Unterarm beeinflußt. Das Zwischenglied wird mit seitlichen starren Verbindungsstellen versehen, die es ermöglichen, den Schwerpunkt des Armes zu verlagern und die Achsenkonfiguration zu ändern.In DE-OS 3026 273 A 1 , a solution is proposed, which affects the active working space and the axis configuration 'by adding an autonomous pontic between the upper and the forearm. The intermediate link is provided with lateral rigid joints, which allow to shift the center of gravity of the arm and to change the axis configuration.
Die Lösung besitzt den Nachteil, daß sie zunächst Glieder besitzt, die durch einen Freiheitsgrad charakterisiert werden. Die Strukturbildung erfolgt dabei durch eine serielle Anordnung der Glieder, die vor allem die Motoren und ihre Halterung vom Gestell entfernen« Es entsteht dadurch eine ungünstige Verteilung der Gliedermassen«The solution has the disadvantage that it initially has members which are characterized by a degree of freedom. The structure is formed by a serial arrangement of the links, which primarily remove the motors and their mounting from the frame. "This creates an unfavorable distribution of the limbs"
Die Glieder selbst bieten keine Möglichkeit, durch kinematische Verbindungen die Achsenkonfiguration zu beeinflussen«The links themselves do not offer the possibility to influence the axis configuration by kinematic connections «
Der Antrieb eines nächstfolgenden Gliedes kann nicht~für die Lastbewegung eines benachbarten Gliedes beteiligt werden,» Dies führt wiederum zu dem Nachteil, daß die einzelnen Motoren für größere Massenhandhabungen dimensioniert werden müssen, was wiederum zu großen Motormassen führt»The drive of a next following member can not be involved ~ in the load movement of an adjacent member, "This in turn leads to the disadvantage that the individual motors for larger mass handling must be dimensioned, which in turn leads to large engine masses"
Ziel der Erfindung ·, . 'Object of the invention ·. '
Durch geeignete Anordnung von Antriebsmotoren und Übersetzungsgetrieben soll eine möglichst große Austauschbarkeit der Glieder eines Systems von Industrierobotern und eine rasche Auswechselbarkeit sowie eine relative Lageänderung der Glieder untereinander erreicht werden» Dabei ist eine günstige Massenverteilung auf die Struktur der Glieder zu berücksichtigen mit dem Ziel, die Antriebsmotoren aller Glieder zum Gestell hin zu verlagern.By a suitable arrangement of drive motors and gearboxes as large as possible interchangeability of the links of a system of industrial robots and a rapid interchangeability and a relative change in position of the links should be achieved with each other »This is a favorable mass distribution on the structure of the links to be considered with the aim of the drive motors all limbs to the frame to relocate.
Darstellung des Wesens der ErfindungPresentation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System von Roboterstrukturen mit möglichst vielseitiger Austauschbarkeit der Doppelgelenke bei einem günstigen Masse-Leistungs-Verhältnis zu realisieren. Erfindöngsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei ähnliche Roboterglieder, bestehend hauptsächlich aus einem autonomen Antrieb, eventuell einem untersetzendem Getriebe, einem Verbindungsstück mit Abtriebs- und Umlenkrädern miteinander starr verbunden werden« ;The invention has for its object to realize a system of robot structures with as versatile interchangeability of the double joints at a low mass-power ratio. According to the invention, the object is achieved in that two similar robot members, consisting mainly of an autonomous drive, possibly a gear reducer, a connecting piece with driven and deflecting wheels are rigidly connected together ";
Um dem entstandenen Doppelgelenk eine Bewegung einprägen zu können, werden erfindungsgemäß die vier Seiten des vierkantigen Doppelgelenkes ausgenutzt, indem mittels lösbarer Verbindungen Übertragungselemente, wie Zahnräder, Zahnflach- oder Seilantriebe eingesetzt werden. Das entstandene Doppelgelenk zeichnet sich dadurch aus, daß auf vier Seiten in der Nähe der Antriebe lösbare kinematische Verbindungen, wie Schraub- oder Klemmverbindungen vorgesehen werden, die es ermöglichen, das Doppelgelenk mit den Abtriebsbewegungen eines anderen Doppelgelenkes kinematisch - zu verbinden» Die kinematische Verbindung zweier Doppelgelenke führt zu einer Roboters-truktur mit vier Bewegungsachsen. Durch die lösbaren, seitlich starr verbundenen Vw' übertragungselemente, die auf die anderen zwei seitlichen Flächen angebracht werden können, läßt sich die Relativlage der Bewegungsachse der beiden Doppelgelenke zueinander ändern.In order to impress the resulting double joint movement, the four sides of the square double joint are exploited according to the invention by means of releasable connections transmission elements, such as gears, Zahnflach- or rope drives are used. The resulting double joint is characterized in that on four sides in the vicinity of the drives releasable kinematic connections, such as screw or clamp connections are provided, which make it possible to kinematically - connect the double joint with the output movements of another double joint - »The kinematic connection of two Double joints leads to a robot structure with four axes of motion. By releasable, laterally rigidly connected Vw 'transmission elements that can be mounted on the other two lateral surfaces, the relative position of the axis of movement of the two double joints can be changed to each other.
Die freien Enden des Doppelgelenkes werden erfindungsgemäß so ausgeführt, daß sie eine lösbare, starre Verbindungsstelle mit einem anderen Glied (auch Gestell) oder Übertragungselement ermöglichen. 'The free ends of the double joint are inventively designed so that they allow a detachable, rigid connection point with another member (also frame) or transmission element. '
Alle sechs möglichen Verbindungsstellen des Doppelgelenkes lassen sich dazu verwenden, starre oder kinematische Ver- ^ bindungsstellen mit anderen Doppelgelenken zu realisieren.All six possible joints of the double joint can be used to realize rigid or kinematic connection points with other double joints.
Ein günstiges Masse-Leistungsverhältnis wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß beide autonome Antriebe in einem Doppelgelenk nebeneinander auf der Seite zum Gestell hin eingebaut worden sind. Die Bewegung derselben wird miteinander kinematisch so gekoppelt, daß ein geschlossener Kraftschluß entsteht. Das geschieht, indem die Bewegungen der beiden autonomen Antriebe z, B. mit Hilfe von Zugmitteln oder Zahnrädern um die erste.Bewegungsachse umgelenkt und weiter übertragen wird und dann miteinander-mit Hilfe von Zugmitteln oder anderen Übertragungselementen gekoppelt werden«, Die Bewegungsachse des letzten Übertragungsel'ementesA favorable mass-performance ratio is inventively realized in that both autonomous drives have been installed in a double joint side by side on the side to the frame out. The movement of the same is kinematically coupled with each other so that a closed adhesion occurs. This is done by the movements of the two autonomous drives z, B. by means of traction devices or gears around the first movement axis deflected and further transmitted and then coupled to each other - by means of traction means or other transmission elements, the axis of movement of the last transmission 'ementes
ist die zweite Bewegungsachse und hängt von der Bewegung der beiden autonomen \Antriebe ab„ Sie erhält im Rahmen der Drehzahlbereiche der Antriebe vorgeschriebene Geschwindigkeiten, Werden umgekehrt Geschwindigkeiten für die beiden Drehachsen vorgeschrieben, so führen die Antriebe notwendigerweise gewünschte Antriebsbewegungen aus.is the second movement axis and depends on the movement of the two autonomous drives. It receives prescribed speeds within the speed ranges of the drives. Conversely, if speeds are prescribed for the two axes of rotation, the drives necessarily carry out desired drive movements.
Als Sonderfall erhält* man die Bewegung einer Drehachse während die andere Achse in relativem Ruhezustand -ist* Für diesen Sonderfall werden beide Antriebe für die Bewegung einer Achse beteiligt, wodurch höhere Lasten manipuliert werden können« :As a special case * one receives the movement of one axis of rotation while the other axis is in relative quiescent state * for this special case both drives are involved in the movement of an axis, whereby higher loads can be manipulated «:
Die kinematische Verbindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein geschlossener Kraftschluß in der kinematischen Kette des Döppelgelenkes entsteht. .The kinematic connection is characterized by the fact that a closed frictional connection in the kinematic chain of the doorknob joint is created. ,
Die erfindungsgemäße Ausführung und Anordnung der Übertragungselemente im Doppelgelenk führt zu drei möglichen Relativlagen der zwei aufeinander senkrecht stehenden Bewegungsachsen gegenüber dem Bezugsglied, das meist' das Antriebsgehäuse ist«The inventive design and arrangement of the transmission elements in the double joint leads to three possible relative positions of the two mutually perpendicular axes of motion relative to the reference member, which is usually 'the drive housing'
Ausführungsbeispiel .Embodiment.
Die Erfindung soll an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden»The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments »
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings show:
Fig„ 1, 2: Doppelgelenk mit autonomen Antrieben und lösbaren kinematischen KoppelelementenFig. 1, 2: double joint with autonomous drives and detachable kinematic coupling elements
Fig«, 3 : Doppelgelenk mit kinematisch verbundenen Bewegungen und starren VerbindungenFig. 3: Double joint with kinematically connected movements and rigid connections
Fig„ 4 : Doppelgelenk mit autonomen Antrieben und kinematisch gekoppelter AntriebsbewegungFig. 4: Double joint with autonomous drives and kinematically coupled drive movement
Fige 5 : Doppelgelenk mit innenseitig angeordneten AntriebenFig e 5: double joint with internally arranged drives
Fige 6 : Doppelgelenk mit außenseitig angeordneten. Ant rieben ,Fig e 6: double joint arranged on the outside. Ant rubbed,
In Fig» 1 wird ein Doppelgelenk gezeigt, das aus zwei ähnlichen Gliedern 3 gebildet wird, zu dem zusätzlich das Übertragungselement 9 eingebaut ist. Die Umlenkräder 5 und 11, die die Bewegung von den Antriebselementen 4 und 10 erhalten, sind mit dem Abtriebsglied 7 fest verbundene Das Übertragungsglied 9 erhält dabei keine Relativbewegung zum Ab-, triebsglied 7, .In Fig. 1, a double joint is shown, which is formed of two similar members 3, to which in addition the transmission element 9 is installed. The deflection wheels 5 and 11, which receive the movement of the drive elements 4 and 10 are fixedly connected to the output member 7 The transfer member 9 receives no relative movement to the Ab-, drive member 7,.
Lagert man nun die Umlenkelemente gelenkig im Abtriebsglied 7 und koppelt man mit dem Umlenkelement 5 das Übertragungsglied 6, so entstehen in Abhängigkeit von der Drehzahl der beiden Antriebe 1 und 2 Relativbewegungen sowohl zwischen den Übertragungsgliedern 6, 9 und dem Abtriebsglied 7 als auch zwischen dem Abtriebsglied 7 und den Robotergliedern 3* Die Bewegung der Übertragungsglieder 6 und 9 wird mit Hilfe der Abtriebswelle. 8 kinematischIf the deflection elements are now supported in an articulated manner in the output member 7 and the transmission element 6 coupled with the deflection element 5, relative movements are produced between the transmission elements 6, 9 and the output member 7 as well as between the output member, depending on the rotational speed of the two drives 1 and 2 7 and the robot members 3 * The movement of the transmission members 6 and 9 is by means of the output shaft. 8 kinematically
Λ «!IC· jits rv ., Λ «! IC · jits rv .,
gekoppelt, wodurch die Abtriebswelle 8 eine Relativbewegung zum Abtriebsglied 7 erhält. Da die Abtriebswelle S die Bewegung sowohl vom autonomen Antrieb 1 als auch vom autonomen Antrieb 2 erhält, entsteht ein geschlossener Übertragungsfluß in der kinematischen Kette des Doppelgelenkes,, Offensichtlich läßt sich die kinematisch geschlossene Kette auch mit Hilfe von Zahnriemengetrieben realisieren, indem z1,1 Be. die Bewegungsübertragung vom Übertragungsglied 6 und auf das Abtriebsglied 8 mit Hilfe von zwei Zahnflachriemen übertragen wird« Das gleiche gilt auch für Seilgetriebe»coupled, whereby the output shaft 8 receives a relative movement to the output member 7. Since the output shaft S receives the movement of both the autonomous drive 1 and the autonomous drive 2, creates a closed transfer flow in the kinematic chain of the double joint ,, Obviously, the kinematically closed chain can be realized with the help of toothed belt drives by z 1 , 1 B e . the transmission of motion is transmitted from the transmission member 6 and to the output member 8 by means of two toothed flat belts "The same applies to cable transmission"
, Das erfindungsgemäße Doppelgelenk für modular aufgebaute Industrieroboter mit autonomen Antrieben 1 und 2 und den Antriebselementen 4, IO und den Umlenkelementen 5, 11 zeichnet sich dadurch aus, daß z'wei ähnliche Roboterglieder 3 starr miteinander verbunden sind und daß die Bewegung der autonomen Antriebe i und 2 über die Übertragungsglieder 6j, 9 und die Abtriebswelle 8 miteinander gekoppelt sind«The double joint according to the invention for modular industrial robots with autonomous drives 1 and 2 and the drive elements 4, IO and the deflection elements 5, 11 is characterized in that z'wei similar robot members 3 are rigidly interconnected and that the movement of the autonomous drives i and 2 are coupled together via the transmission members 6j, 9 and the output shaft 8 "
In.den äußeren Flächen des Doppelgelenkes befinden sich lösbare Koppelelemente 12, 13, 14, 15, die auch paarweise 12, 13 oder 14, 15 oder nur an zwei benachbarten Flächen 12 und 14, oder 13 und 15 oder nur jeweils eines angeordnet sind, Figvl. Die beiden Enden des Doppelgelenkes wej-den als lösbare Verbindungsstellen 16 ausgebildet, Figo 3, ' 'In.den outer surfaces of the double joint are releasable coupling elements 12, 13, 14, 15, which are also arranged in pairs 12, 13 or 14, 15 or only on two adjacent surfaces 12 and 14, or 13 and 15 or only one, Figvl. The two ends of the double joint wej-den formed as releasable connection points 16, Fig o 3, ''
Während die Koppelelemente 12, 13, 14 oder 15 als Abtriebselemente dienen, urn eine Bewegung von anderen Antrieben dem Doppelgelenk zu übertragen, dienen die Verbindungsstellen 16 zur Befestigung des Doppelgelenkes mit anderen Gliedern in einen Roboterstruktur.While the coupling elements 12, 13, 14 or 15 serve as output elements in order to transmit a movement of other drives the double joint, the connection points 16 are used to attach the double joint with other members in a robot structure.
Die Ausführung tier Verbindungsstelle zwischen den Koppelelementen 12, 13, 14 oder 1.5 und dem Doppelgelenk zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine Verbindungsstelle 16 iet und zur sta'rren Verbindung mit einem anderen Doppelgelenk dient, wodurch andere relative Bewegungsmöglich-The execution animal connection point between the coupling elements 12, 13, 14 or 1.5 and the double joint is characterized in that it iet a joint 16 and serves for sta'rren connection with another double joint, whereby other relative movement possible
keiten entstehen»opportunities arise »
Eine andere Ausführung des gleichen Doppelgelenkes zeichnet sich dadurch aus, daß ein äußeres Übertragungsglied 17 und ein inneres Übertragungsglied 18, Fig. 4 konzentrisch angeordnet sind und mit dem Antriebskoppelelement 19 und dem Abtriebsglied ZO einen geschlossenen Kraftschluß bilden.Another embodiment of the same double joint is characterized in that an outer transmission member 17 and an inner transmission member 18, Fig. 4 are arranged concentrically and form a closed frictional connection with the drive coupling element 19 and the output member ZO .
Die Anordnung der Glieder 3 oder der Umlenkelemente 5 und 11 zu den Antriebselementen 4 und 10 ist auch so möglich, daß die letzteren (Antriebselemente 4 und 11) eine Außenoder eine Innenanordhung erfahren»The arrangement of the members 3 or the deflecting elements 5 and 11 to the drive elements 4 and 10 is also possible so that the latter (drive elements 4 and 11) experience an external or Innenanordhung »
Die Ausführung nach Fig., 5 und Fig„ 6 zeichnet sich dadurch aus, daß die Umlenkelemente 5 und/oder 11 ein Kegel- und/oder Stirnrad mit Doppelverzahnung ausgeführt sind,o Es ist dadurch möglich, die Lage der Bewegungsachsen zu den Lagen der Antriebsachsen zu ändern, wodurch die Flexibilität der Struktur erhöht wird.The embodiment of FIG. 5 and FIG "6 is characterized in that the deflection elements 5 and / or 11, a tapered and / or spur gear are designed with double toothing, o It is thus possible, the position of the axes of motion to the layers of the Change drive axes, whereby the flexibility of the structure is increased.
31 AUÜ.1983*1 1 k31 AUG.1983 * 1 1 k
Claims (1)
Erfindungsanspruch ->.;'•. , , , · 8th .- '
Claim for invention ->. '
mit autonomen 'Antrieben und Übertragungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ähnliche Roboterglieder (3) starr miteinander verbunden sind und daß die Bewegung der autonomen Antriebe (1) und (2) über die Übertragungsglieder (6), (8) und (9) miteinander gekoppelt sind und daß aη den äußeren Flächen des Doppelgelenkes je ein lösbares Übertragungselement (12, 13, 14, 15)1. Double joint for modular industrial robots
with autonomous drives and transmission elements, characterized in that two similar robot members (3) are rigidly connected together and that the movement of the autonomous drives (1) and (2) via the transmission members (6), (8) and (9) with each other are coupled and that aη the outer surfaces of the double joint depending on a releasable transmission element (12, 13, 14, 15)
angeordnet sind und daß an beiden Enden eine lösbare
Verbindungsstelle (16-) ausgebildet ist«,",. or only on two adjacent surfaces transfer elements (12, 14) or Y (13, 15) or only one each
are arranged and that at both ends a detachable
Joint (16-) is formed «,"
an Stelle der lösbaren Koppelelemente (12, 13, 14, 15) starre Verbindungen (16) vorgesehen sind»2 "double joint after point" I 1, characterized in that
in place of the releasable coupling elements (12, 13, 14, 15) rigid connections (16) are provided »
sind und mit den Übertragungselementen. (19, 20) einen
geschlossenen Kraftschluß bilden*3 e double joint according Pkt, 1 and 2, characterized in that an outer transmission element (17) and an inner transmission element (13) arranged concentrically
are and with the transmission elements. (19, 20) one
form a closed frictional connection *
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25169183A DD216677A1 (en) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | DOUBLE JOINT WITH AUTONOMOUS DRIVES FOR MODULAR BUILT INDUSTRIAL MOTORS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25169183A DD216677A1 (en) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | DOUBLE JOINT WITH AUTONOMOUS DRIVES FOR MODULAR BUILT INDUSTRIAL MOTORS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD216677A1 true DD216677A1 (en) | 1984-12-19 |
Family
ID=5547934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD25169183A DD216677A1 (en) | 1983-06-03 | 1983-06-03 | DOUBLE JOINT WITH AUTONOMOUS DRIVES FOR MODULAR BUILT INDUSTRIAL MOTORS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD216677A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3719064A1 (en) * | 1986-06-12 | 1987-12-17 | Asea Ab | ROBOT WRIST |
| DE102006016958A1 (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-25 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Antagonistic rotating device, especially for moving robot hand elements, has force transmission unit formed in such way that both drive units can act as agonists to apply rotational moment in same direction to joint element |
| CN110788847A (en) * | 2019-11-22 | 2020-02-14 | 合肥工业大学 | Energy-saving industrial robot with auxiliary driving unit |
-
1983
- 1983-06-03 DD DD25169183A patent/DD216677A1/en not_active IP Right Cessation
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| CN110788847B (en) * | 2019-11-22 | 2021-01-15 | 合肥工业大学 | Energy-saving industrial robot with auxiliary driving unit |
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