DD219719B1 - DEVICE FOR WEIGHT COMPENSATION IN INDUSTRIAL ROBOTS - Google Patents
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- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0008—Balancing devices
- B25J19/0016—Balancing devices using springs
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Gewichtsausgleich von Bewegungselementen bei Industrierobotern unter Verwendung von Federelementen.The invention relates to a device for weight balance of moving elements in industrial robots using spring elements.
Es sind bereits technische Lösungen bekannt geworden, die die von Industrierobotern zu bewegenden Massen zumindest teilweise ausgleichen. Dabei gelangen folgende Prinzipien zur Anwendung:Technical solutions have already become known which at least partially offset the masses to be moved by industrial robots. The following principles are used:
1. der Masse der Greiferarme werden Gegenmassen zugeordnet; (z.B.: PHM 4, IR 10, IR 60)1. the mass of the gripper arms are assigned counterweights; (e.g., PHM 4, IR 10, IR 60)
2. die Masse der Greiferarme werden durch gegenwirkende Zug- oder Druckfedern kompensiert; (z.B.: IR PHM 4und PHM 40)2. the mass of the gripper arms are compensated by counteracting tension or compression springs; (e.g., IR PHM 4 and PHM 40)
3. Verwendung sogenannter Herzkurven in den Drehpunkten von Greiferarmen, gegen die mit Federn belastete Andruckrollen wirken; (z.B.: DD-PS 0154282)3. Use of so-called heart curves in the pivot points of gripper arms, act against the loaded with springs pressure rollers; (for example: DD-PS 0154282)
Bei der Anordnung von Gegenmassen wird zunächst ein vollständiger Ausgleich des Eigengewichtes z. B. eines Roboterarmes erzielt. Dieses Prinzip ist technisch dann sinnvoll, wenn es sich bei der Gegenmasse um notwendige Funktionselemente, z. B. Elektromotore, handelt. Kommen als Gegenmassen jedoch lediglich „tote" Massen in Betracht, so besteht der Nachteil, daß sich die zu bewegende Gesamtmasse erhöht und mit der Erhöhung des Massenträgheitsmoments sich die dynamischen Eigenschaften des Systems verschlechtem.In the arrangement of countermeasures is first a complete balance of its own weight z. B. achieved a robot arm. This principle is technically useful when it comes to the counterweight to necessary functional elements, eg. B. electric motors, acts. However, if only "dead" masses come into consideration as countermeasures, there is the disadvantage that the total mass to be moved increases and as the mass moment of inertia increases, the dynamic properties of the system deteriorate.
Bei den Anordnungen mit gegenwirkenden Zug- oder Druckfedern werden die dynamischen Nachteile vermieden. Allerdings haben diese Federanordnungen den Nachteil, daß sie eine feste Kennlinie aufweisen und bei Bewegung im Falle von Gelenkrobotern vom Gewichtsausgleich erheblich abweichen.In the arrangements with counteracting tension or compression springs, the dynamic disadvantages are avoided. However, these spring assemblies have the disadvantage that they have a fixed characteristic and differ significantly from the weight balance when moving in the case of articulated robots.
Bei der Anordnung unter Verwendung von Herzkurven werden die erforderlichen Gegenmomente über die Steigung der Herzkurve erreicht. Dadurch lassen sich über den mathematisch ermittelten Steigungsverlauf die erforderlichen Kennlinien exakt abbilden. Bei der konstruktiven und praktischen Realisierung solcher Einrichtungen ergeben sich jedoch erhebliche Bemessungsprobleme. In den meisten Fällen sind konstruktiv bedingte Steigungswinkel mit weniger als 45° erforderlich, wodurch die von der Andruckrolle aufzubringene Andruckkraft ein vielfaches der zu erzeugenden Rückstellkraft beträgt. Nachteilig sind die sich daraus ergebenden hohen Flächenbelastungen an der Kurvenscheibe.In the arrangement using heart curves, the required counter moments are achieved via the slope of the heart curve. As a result, the required characteristic curves can be reproduced exactly via the mathematically ascertained gradient curve. In the constructive and practical implementation of such devices, however, considerable design problems arise. In most cases, design-related pitch angle with less than 45 ° are required, whereby the applied by the pinch roller pressure force is a multiple of the restoring force to be generated. A disadvantage is the resulting high surface loads on the cam.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden.The object of the invention is to avoid the disadvantages of the known arrangements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Gewichtsausgleich bei Industrierobotern zu schaffen, die unter Verwendung von Federn eine Ausgleichskennlinie über einen breiten Bewegungsbereich realisiert und dabei auf Kurvenscheiben wirkende Flächenkräfte vermeidet.The invention has for its object to provide a device for weight balance in industrial robots, which realizes a compensation characteristic over a wide range of motion using springs while avoiding surface forces acting on cams.
Erfindungsgemäß werden Ausgleichsmomente über einen breiten Bewegungsbereich dadurch erzeugt, daß eine speziell geformte Kurve bzw. Kurvenscheibe bei Verdrehung ein durch eine Feder gespanntes Zugmittel auf- bzw. abwickelt. Durch die Änderung des Kurvenradius in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurvenscheibe und gleichzeitiger Änderung der Federkraft wird die geforderte Momenten-Kennlinie realisiert.According to the invention, compensation torques are generated over a wide range of motion by virtue of the fact that a specially shaped curve or cam plate upon rotation forms or unwinds a traction means tensioned by a spring. By changing the radius of curvature as a function of the angle of rotation of the cam and simultaneous change in the spring force, the required torque characteristic is realized.
Durch die Wahl der Kurvenform lassen sich so gewünschte Kennlinien realisieren.By choosing the curve shape so desired characteristics can be realized.
Mit dieser Lösung wird ein Masseausgleich geschaffen, der hohe Flächenkräfte auf die verwendeten Kurvenscheiben vermeidet.With this solution, a mass balance is created, which avoids high surface forces on the cams used.
Der erfindungsgemäße Gewichtsausgleich kann in jedem Gelenk eines Industrieroboters untergebracht werden, ohne die Gesamtmasse wesentlich zu erhöhen.The weight compensation according to the invention can be accommodated in any joint of an industrial robot without substantially increasing the total mass.
Ausführungsbeispielembodiment
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Show it:
Fig. 1: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung in Verbindung mit einem Hubgetriebe unter VerwendungFig. 1: a schematic diagram of the device according to the invention in conjunction with a screw jack using
von Zahnstange und Ritzel; Fig. 2: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Masseausgleichseinrichtung für Hubbewegungen in Verbindung mit einem Zugmittel;rack and pinion; FIG. 2 shows a schematic diagram of the mass compensation device according to the invention for lifting movements in conjunction with a traction means; FIG.
Fig.3: eine Prinzipdarstellung der Masseausgleichseinrichtung für ein Drehgelenk; Fig.4: Endlagen der Wickelkurven nach Fig. 1 und Fig.3;3 shows a schematic diagram of the mass compensation device for a rotary joint; 4 shows end positions of the winding curves according to FIG. 1 and FIG.
a; b) Endlagen über einen Drehwinkel φ nach Fig. 1 ;a; b) end positions over a rotation angle φ of Fig. 1;
c; d) Endlagen über einen Drehwinkel φ nach Fig.3.c; d) end positions over a rotation angle φ of Figure 3.
In Figur 1 wird die Erzeugung eines konstanten Ausgleichsmomentes für eine Hubeinheit wiedergegeben. Die Säule 1, geführt von Führungsrollen 2 trägt eine Zahnstange 4 und steht mit einem Zahnrad 3 in Eingriff. Axial am Zahnrad 3 ist eine Kurvenscheibe 5 befestigt. Die Kurvenscheibe 5 mit Kurvenbah 6 ist mit einem Zugmittel 10 verbunden und das Zugmittel 10 ist mittels vorgespannter Zugfeder 7 am Gestell 9 befestigt. In Figur 2 sind die Zahnstange und das Zahnrad ersetzt durch ein Zugseil 13 und eine Umlenkrolle 8. Bei Bewegung der Säule 1 wird das Zugseil 13 auf der Kurvenbahn 6 der Kurvenscheibe 5 gewickelt, wobei gleichzeitig das mit Zugfeder 7 vorgespannte Zugmittel 10 auf die Umlenkrolle 8 auf- bzw. abgewickelt wird. Das Zugmittel 10 kann dabei ein Stahlband, Stahlseil und Rollenkette u.a. sein.FIG. 1 shows the generation of a constant compensation torque for a lifting unit. The column 1, guided by guide rollers 2 carries a rack 4 and is in engagement with a gear 3. Axially on the gear 3, a cam 5 is fixed. The cam 5 with Kurvenbah 6 is connected to a traction means 10 and the traction means 10 is fixed by means of prestressed tension spring 7 on the frame 9. In Figure 2, the rack and the gear are replaced by a pull rope 13 and a guide roller 8. When moving the column 1, the pull cable 13 is wound on the curved path 6 of the cam 5, wherein at the same time biased with tension spring 7 traction means 10 on the guide roller is wound up or unwound. The traction means 10 may be a steel strip, steel rope and roller chain u.a. his.
Die Kurvenform [r(cp] ist so zu wählen, daß ausgehend von einem Gleichgewicht der Einrichtung durch die Vorspannkraft F0 der Zugfeder 7 unter Berücksichtigung der Federkennlinie in jeder beliebigen Stellung der Einrichtung Gleichgewicht hergestellt wird und bleibt. Dabei gilt die Grundbeziehung, daß das erzeugende Moment der aufgewickelten Zugmittellänge (Federdehnung) und dem wirksamen Kurvenradius r proportional ist. Ausgehend von der bei ausreichend langem Zugmittel 10 und relativ langer Zugfeder 7 annähernd geltenden Grundgleichung:The shape of the curve [r (cp) is to be chosen such that equilibrium of the device is and remains established by the biasing force F 0 of the tension spring 7 taking into account the spring characteristic in any position of the device generating moment of the wound-up Zugmittellänge (spring extension) and the effective radius of curvature r is proportional starting from the at sufficiently long traction means 10 and relatively long tension spring 7 approximately valid basic equation:
mit M (φ) = an der Kurve erzeugtes Momentwith M (φ) = moment generated at the curve
F0 = Vorspannkraft der ZugfederF 0 = preload force of the tension spring
r(cp) = Radius in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurvenscheiber (cp) = radius depending on the angle of rotation of the cam
CF = FederkonstanteC F = spring constant
kann man unter bestimmten Bedingungen die erforderliche Kurvenform schrittweise errechnen.Under certain conditions, you can calculate the required curve step by step.
Analog läßt sich eine Ausgleichseinrichtung nach Fig.2fürein Drehgelenk realisieren (ohne Übersetzung für φ < 180°), wobei die Kurvenform z. B. über Iterationsverfahren bestimmt werden kann. Bei der Dimensionierung dieses Ausgleiches ist darauf zu achten, daß konkave Kurvenstücke vermieden werden, da dann das Zugmittel 10 nicht mehr vollständig an der Kurvenbahn 6 der Kurvenscheibe 5 anliegt.Analog can be a compensation device according to Fig.2füll realize a swivel joint (without translation for φ <180 °), wherein the waveform z. B. can be determined by iteration method. When sizing this compensation is important to ensure that concave curve pieces are avoided, since then the traction means 10 is no longer completely applied to the cam track 6 of the cam 5.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD25611483A DD219719B1 (en) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | DEVICE FOR WEIGHT COMPENSATION IN INDUSTRIAL ROBOTS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD25611483A DD219719B1 (en) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | DEVICE FOR WEIGHT COMPENSATION IN INDUSTRIAL ROBOTS |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DD219719A1 DD219719A1 (en) | 1985-03-13 |
DD219719B1 true DD219719B1 (en) | 1988-09-14 |
Family
ID=5551460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD25611483A DD219719B1 (en) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | DEVICE FOR WEIGHT COMPENSATION IN INDUSTRIAL ROBOTS |
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DD (1) | DD219719B1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29709122U1 (en) * | 1997-05-23 | 1998-09-24 | Upat Max Langensiepen Kg | Device for screwing in fasteners |
DE102006020886A1 (en) * | 2006-05-05 | 2007-11-08 | Kuka Roboter Gmbh | Industrial robot, with a swing arm, has a compensating force unit at the counterweight with a transmission belt/cable around the arm axis |
CN106078724A (en) * | 2016-06-29 | 2016-11-09 | 微创(上海)医疗机器人有限公司 | Mechanical arm and operating robot thereof |
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1983
- 1983-10-31 DD DD25611483A patent/DD219719B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
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DE29709122U1 (en) * | 1997-05-23 | 1998-09-24 | Upat Max Langensiepen Kg | Device for screwing in fasteners |
DE102006020886A1 (en) * | 2006-05-05 | 2007-11-08 | Kuka Roboter Gmbh | Industrial robot, with a swing arm, has a compensating force unit at the counterweight with a transmission belt/cable around the arm axis |
CN106078724A (en) * | 2016-06-29 | 2016-11-09 | 微创(上海)医疗机器人有限公司 | Mechanical arm and operating robot thereof |
CN106078724B (en) * | 2016-06-29 | 2020-01-24 | 微创(上海)医疗机器人有限公司 | Mechanical arm and surgical robot thereof |
Also Published As
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DD219719A1 (en) | 1985-03-13 |
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