DE2406865A1

DE2406865A1 - Antriebskraftuebertragung fuer einen industriellen arbeitsautomaten

Info

Publication number: DE2406865A1
Application number: DE19742406865
Authority: DE
Inventors: Taenji Igarashi; Shunichi Nishizawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1973-02-28
Filing date: 1974-02-13
Publication date: 1974-09-05
Also published as: FR2219341B1; FR2219341A1; IT1003457B; DE2406865B2; JPS49124474U; GB1467265A

Description

HENKEL— KERN — FEILER — HÄNZEL— MÜLLER

DR. PHEL. DIPL.-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING.

TELEX: 05 29 802 HNKl D EDUARD-SCH MID-STRASSE 2 BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND

TELEFON: (08 11) 66 3197, 66 30 91-92 ολλλ «flwr.urv on WECHSELBANK MÜNCHEN NR. 318 -85IU

TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN D-8000 MUNCHIlJN Vü POSTSCHECK: MCHN 1621 47 —

Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha _{o tr}p > ι·

Tokio - Japan

Antriebskraftübertragung für einen industriellen Arb e it s aut omat en

Die Erfindung betrifft eine A-ntriebskraftübertragungsvorrichtung zur Anbringung am Gelenk eines industriellen Roboters bzw. Arbeitsäutomaten, an einem Abtriebsglied einer automatischen Maschine oder einem Steuergerät mit einer Achse und einer Verfügbarkeit für zwei Werkzeugmaschinen, beispielsweise einen Werkzeugkopf und dgl. für eine Teilscheibe, einen Eraser und dgl.

Die bisher bekannten Antriebskraftübertragungen dieser Art waren aus den folgenden Gründen sehr schwierig herzustellen:

1. Zur Verbesserung einer dynamischen Steuerung muß die Last sehr klein gehalten werden..

2. Es ist erforderlich, eine maximale Last mit kleiner Kapazität bzw. Leistung zu haltern und die Stellpräzision zu verbessern.

3o Da das Antriebssystem infolge des Kernantriebs lang ist, tritt eine große Durchbiegung auf, während die Anhäufung des Totgangs groß wird.

4· Zur weitgehenden Verminderung der Durchbiegung am Ende muß die Präzisionssteuerung für die Übertragungsteile des Antriebssystems sehr genau erfolgen.

Ke/fci/ff "²"

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5· Auch wenn den vorgenannten Erfordernissen genügt wird, ist die durch eine dynamische Steuerung eingeführte Schwingung groß, so daß sich der Stellfehler vergrößert.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, eine Antriebskraftübertragung zu schaffen, die eine große Last bei kleiner Kapazität aufzunehmen vermag, bei welcher am Ende bzw. Abtrieb nur geringe Schwingungen auftreten und die eine hohe Stellpräzision besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einer Antriebskraftübertragung für einen industriellen Arbeitsautomaten und dgl. erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Übertragungskupplungsteil in einer End- oder Abtriebsstufe eines langen Antriebssystems, welches einen Fernantrieb erfordert, mit einer Kraftübertragung bzw. einem Getriebe in Form einer Schneckenanordnung mit Schneckenrad versehen ist, die bezüglich der Drehrichtung nicht reversibel sind, so daß die Übertragung einer durch eine dynamische Steuerung für den Endabschnitt des langen Antriebssystems verursachten Schwingung auf das lange Antriebssystem verhindert wird.

Aufgrund der vorstehend umrissenen Konstruktion der erfindungsgemäßen Antriebskraftübertragung wird folgendes gewährleistet: Wenn das Eingangs- oder Antriebsende des Antriebssystems in Drehung versetzt wird, wird auch die Schnecke des iTbertragungskupplungsteils an der Endstufe des Antriebssystems in Drehung versetzt, wo-*iurch sich auch das Schneckenrad mit hchem Untersetzungsverhältnis dreht, so daß sich ein großes Ausgangs-Drehmoment ergibt.

Da außerdem bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf den größten !Peil des Antriebssystems, mit Ausnahme des Abtriebs-lndabSchnitts, ein äußerst kleines Drehmoment ausgeübt wird, kann der größte

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Teil des Antriebssystems äußerst zufriedenstellend sehr klein ausgebildet werden, wodurch eine Miniaturisierung der Bauteile ermöglicht wird. Außerdem wird da"bei auch im Fall eines langen Antriebssystems die Durchbiegung klein gehalten, die Anhäufung von Totgang oder Spiel reduziert und mithin die Steifheit des Abtriebs-Endabschnitts des Antriebssystems verbessert, wodurch eine sehr hohe Stellpräzision gewährleistet wird.

Da zudem das gesamte Ant rieb skraftübertragungs syst em miniaturisiert werden kann, läßt sich die dynamische Steuerung schnell durchführen.

Im folgenden ist eine bevorzugte Aus führungs form derErfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

i"ig· 1 eine im Längsschnitt gehaltene Vorderansicht einer Antriebskraftübertragung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht, in Richtung der Pfeile II-II in ELg. 1 gesehen,

Hg. 3 einen Teilschnitt längs der Linie HI-JII in Fig. 1 und Hg. 4 einen Schnitt längs der Linie IV—» IV in i'ig. 1

In den Figuren sind Teile 1 und 2 des Hauptkörpers einer Antriebskraftubertragung angedeutet, die dicht an einem Abtrie"bs-Ende eines Fernantrieb s syst ems angeordnet ist und die sich längs einer Trennlinie 5-3 in einen "Unterteil 1 und einen Oberteil 2 unterteilen läßt, wobei diese "beiden Teile normalerweise mit Hilfe von Sehraubbolzen 4 miteinander verbunden sind.

Der Buchstabe X "bezeichnet die in der Zeichnungsebene von Fig. und 3 von links nach rechts bzw. umgekehrt verlaufende Sichtung,

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wobei Querwellen χ,, x₂, χ, und χ. parallel zu dieser Richtung X angeordnet sind.

Der Buchstabe Y bezeichnet die lotrechte Richtung in der Zeichnungsebene der Fig. 1, 2 und 4» wobei parallel zu dieser Richtung Y liegende Längswellen y,, y_?, y~ und y. vorgesehen sind.

Die erste Querwelle x, besitzt praktisch ü?-förmige Rohrform, und das eine Ende, doh. das gemäß Fig. 1 rechteEnde, der Querwelle x, ist über ein Nadellager 5 im Hauptteil 1, 2 drehbar gelagert, während das andere bzw. gemäß Fig. 1 linke Ende der Querwelle X₁ über Bolzen 6 einheitlich mit einer zugeordneten Hülse X₁ · verbunden ist. Eine gehärtete Manschette 7» die am Auß_enumfang der Hülse x,¹ befestigt ist, ist an ihrem Außenumfang über ein Gleitlager aus Lagermetall 8 im Hauptteil 1, 2 drehbar gelagert.

Die zweite Querwelle X₂ ist durch die Hülse χ ' der ersten Querwelle x, über ein Nadellager 9 drehbar gelagert. An dem gemäß Fig. rechten Ende der zweiten Querwelle X₂ ist ein Stirnzahnrad χ ' materialeinheitlich ausgebildet, während ein weiteres Stirnrad x. einstückig mit dem anderen, d.h. gemäß Figo 1 linken Ende der Welle X₂ verbunden ist.

Gemäß Fig. J ist weiterhin eine dritte Querwelle X₃. durch die erste Querwelle x, über Nadellager 10 und 11 in Höhe der Linie IH-III in Fig. 1 drehbar gelagert. Ein einstückig an dem gemäß Fig. 3 linken Ende der dritten Querwelle x, ausgebildetes Stirnrad χ ' kämmt mit einem Stirnrad χ ' am einen Ende der zweiten Querwelle X₂·

Zudem ist eine vierte Querwelle x. drehfest in den Hauptteil 1 eingesetzt, und auf dieser Welle x. sind ein Stirnrad χ · und ein einstückig damit ausgebildetes Kegelrad χ " drehbar angeordnet *'

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Die erste Längswelle J₁, die als Abtriebsglied dient» ist über ein Nadellager 13 drehbar in eine lotrechte Hülse x„" des T-förmigen Ansatzes der ersten Querwelle x, eingesetzt, und ein 3asis-Schneckenrad J₁ · der ersten Längswelle y, kämmt mit einer Schnecke x,'\ die an der dritten Querwelle x, befestigt ist.

Eine zweite Längswelle J₉, die als Antriebsglied zum Drehen oder Verschwenken der ersten Längswelle y.. um die X-Achse dient, ist mit Hilfe von Kugellagern 14 und 15 drehbar im Hauptteil gelagert.

Außerdem ist eine dritte Längswelle y.,, die als Antriebsglied zum Drehen der ersten Längswelle y.. um die Y-^chse dient, mit Hilfe eines Kugellagers 16 und Nadellagern 17 und 18 drehbar im Hauptteil 1 gelagert. Bin einstückig mit dem oberen Ende der dritten Längswelle y, verbundenes Kegelrad y · kämmt mit dem Kegelrad χ " auf der vierten Querwelle x..

Weiterhin ist eine vierte Längswelle y, mit Hilfe von Nadellagern 19 und 20 drehbar im Hauptteil 1, 2 in einer senkrecht zur Zeichnungsebene von Fig. 1 verlaufenden Ebene gelagert, welche die zweite Längswelle y„ einschließt. Ein am unteren Ende der vierten Längswelle y. befestigtes Stirnrad y ' kämmt mit einem anderen, einstückig mit dem oberen Ende der zweiten Längsxvelle J₀ verbundenen Stirnrad jj, während eine an der vierten Längswelle y. befestigte Schnecke y,^ft mit einem Schneckenrad χ "■ kämmt, das einstückig an dem gemäß 3?ig. 1 rechten Ende der Querwelle x, ausgebildet ist·

Infolge der vorstehend beschriebenen Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet diese wie folgts Wenn die dritte Längswelle y, in Drehung versetzt wird, drehen sich das Kegelrad χ " und das Stirnrad χ ' auf der vierten Querwelle x. entsprechend der Drehbewegung des einstückig mit der dritten Längswelle y, verbundenen Kegelrads y^¹» während sich das am anderen Ende der zweiten Querwelle X₂ vorgesehene Stirnrad χ '' in

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Abhängigkeit davon unter einem Eingriff mit dem Stirnrad χ· dreht. Das am einen Ende der dritten Querwelle x, "befindliche Stirnrad

χ ' dreht sich entsprechend der Drehung der zweiten Querwelle x_? infolge des Eingriffs mit dem Stirnrad x„' am anderen Ende der zweiten Querwelle x_? (vergl. Fig. 3) · Das Schneckenrad y ' auf der ersten Mngswelle y.. dreht sich infolge des Eingriffs mit der an der dritten Querwelle x,, befestigten Schnecke χ '' mit

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hohem Uhtersetzungsverhältnis, so daß die als Abtriebsglied dienende erste Längswelle y, um die Y-Achse gedreht wird.

Wird dagegen die zureite Längswelle y_? in Drehung versetzt, so dreht sich das Stirnrad y '"auf der vierten Längswelle y. infolge seinesSingriffs mit dem Stirnrad y ' auf der zweiten Längswelle y„, während das Schneckenrad x-, '" auf der ersten Querwelle x^ durch den Eingriff mit der Sclinecke y." auf der vierten Längswelle y. mit hohem ühtersetzungsverhältnis in Drehung versetzt wird. Auf diese Weise kann die erste Längswelle y.,, die mit der lotrechten Hülse x," der^rsten Querwelle x, verbunden ist, schließ lieh -um die X-Achse herum verdreht werden.

Wie erwähnt, kann somit durch Drehen der dritten Längswelle y, die als Abtriebsglied dienende ersteLängswelle y, mit hohem Uiit erset Zungsverhältnis um die Y-Ä-chse gedreht und durch Drehen der zweiten Längswelle y_? mit hohem Untersetzungsverhältnis auch um die X-Achse herum verdreht werden.

Selbst wenn eine große Last an der 'ersten Längswelle y, anliegt, können mithin die zweite und die dritte Längswelle y_? bzw. y-, mit niedrigem Eingangsdrehmoment in Drehung versetzt werden.

Wenn die erste Längswelle y, um die X-Achse herum verdreht wird, werden das Schneckenrad y..^r sowie die dritte Querwelle x,, deren Ajihse gegenüber der ersten Längswelle y, fest angeordnet ist,

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gemeinsam um die X-Achse verdreht. Da das Stirnrad x,¹ auf der dritten. Querwelle x, um die X-Achse verdreht wird, während es mit dem Stirnrad χ ' auf der zweiten Querwelle Xp kämmt, die bezüglich der Lage ihrer Achse und ihrer Winkelstellung festgelegt ist, dreht sich die dritte Querwelle x, auf ihrer eigenen Achse im Gleichlauf mit der Drehung um die X-Achse. Die resultierende -

Drehung der Schnecke x," um ihre eigene Achse läßt das Schneckenrad y_' sich um die Y-Achse drehen, so daß sich die erste Längswelle y, als Nebenwirkung ihrer Verdrehung um die X-Achse auch um die Y-Achse drehen würde. Das Ausmaß dieser Drehung um die Y-Achse ist offensichtlich der Größe der Drehung der ersten Längswelle y_n um die Y-Achse, gleich, wenn das Stirnrad χ ' auf der zweiten Querwelle x_? im gleichen Ausmaß vde die erste Querwelle x, tun die X-Achse verdreht wird, während die erste Längsachse y. um die X-Achse herum festgehalten wird. Wenn daher die Größe der Drehung der ersten Längswelle y, um die Y-Achse mit η _f die Größe der toehung der ersten .Querwelle _x> um die. X-Achse mitn , die Zahnezahien des Stirnrads Xp¹ auf der zweiten Querwelle Xp, des Stirnrads χ ' auf.der dritten Querwelle x, und des Schneckenrads y ' auf der ers.ten Längswelle y- mit Z-., Z„ bzw« Z und die Steigung der Schnecke x," auf der dritten Querwelle x, mit g bezeichnet werden, ergibt sich folgende Gleichung»

X-

Da das Verhältnis von g/z wesentlich kleiner gewählt werden kann als .andere "Übersetzungsverhältnisse (von Stirn- undiCegeIrädern), kann die -Drehung der ersten Längswelle-y, um die Y-Achse als Ne-benwirkung ihrer Verdrehung um die X-Achse klein gehalten werden, so daß die Größe der erforderlichen Korrektur auf ein Mindestmaß reduziert werden kann»

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Wenn die erste Längswelle y, durch Drehen der dritten Längswelle um die Y-Achse herum gedreht wird, wird ersichtlicherweise

i
verdreht.

die erste Längswelle y.. nicht als Nebenwirkung um die X-Achse

Wenn zudem die Schnecken x," und y." so ausgebildet sind, daß die Reibungskoeffizienten zwischen der Schnecke x, " und dem Schneckenrad y_' sowie zwischen der Schnecke y " und dem Schneckenrad χ '" größter sind als die Tangente des Steigungswinkels θ der betreffenden Schnecken χ '' und y.", d.h. größer als tan Θ, dann können die zweite und die dritte Längswelle y„ bzw. y^ unmöglich durch die um die X- und Y-Achse auf die ersteLängswelle y.. ausgeübten Drehmomente in Gegenrichtung gedreht werden, obgleich sich die ersteLängswelle y-, durch Verdrehen der zweiten und der dritten Längswelle y_? bzw» J₇. um die X- und um die Y-Achse drehen läßt. Die durch eine dynamische Steuerung für die erste Längswelle y-, hervorgerufene Schwingung wird daher nicht auf das Fernoderylange Antriebssystem übertragen, so daß die Schwingungsfestigkeit beträchtlich verbessert und der Totgang im langen Antriebssystem für einen Fernantrieb groß gehalten werden kann.

Da die erste Längswelle y, mittels der Schnecken χ " und y " sowie der Schneckenräder y, ' und x.. "· im Vergleich zur Drehzahl der zweiten und der dritten Längswelle y_? bzw. y, mit hoher TJhtersetzung angetrieben wird, ist ersichtlicherweise die Stellprä, zision für die erste Längswelle y, sehr hoch.

Selbst wenn eine große Durchbiegung im. langen Antriebssystem für einen an die zweite und dritte Längswelle y_? und y anzukoppelnden Fernantrieb vorhanden ist, wird hierdurch die Positionierung bzw« Einstellung der als Abtriebsglied dienenden ersten Längswelle y\nicht beeinträchtigt, und da zudem das zum Drehen der zweiten und dritten Längswelle y_ und y benötigte Drehmoment

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klein ist, können die Wellen im langen Antriebssystem dünn genalten werden, so daß die ganze Konstruktion mit niedrigem Gewicht ausgelegt werden kann.

Da darüber hinaus das Gewicht der "bewegbaren Alischnitte der Vorrichtung niedriger ist, kann die dynamische Steuerung schnell durchgeführt werden.

Ba weiterhin bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung die Fertigungstoleranzen für die Übertragungsteile nicht sehr eng gehalten zu werden brauchen, wird die Herstellung dieser Vorrichtung einfacher und kostensparender.

Da innerhalb des Eahmens der Erfindung offensichtlich verschiedene Änderungen und zahlreiche scheinbar abweichende Ausführungsformen möglich sind, soll die Erfindung alle innerhalb des erweiterten Schutzumfangs liegenden Änderungen und Abwandlungen mit einschließen.

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Claims

- io -

Pat entanspruch'

Antriebskraftübertragung für einen industriellen Arbeitsautomaten lind dgl., dadurch gekennzeichnet , daß ein Übertragungskupplungsteil (l, 2) in einer End- oder Abtriebsstufe eines langen Antriebssystems, welches einen Fernantrieb erfordert, mit einer Kraftübertragung bzw. einem Getriebe in Form einer Schneckenanordnung mit Schneckenrad -verseilen ist, die bezüglich der Drehrichtung nicht reversibel sind, so daß die Übertragung einer durch eine dynamische Steuerung für den Endabschnitt des langen Antriebssystems verursachten Schwingung auf das lange Antriebssystem verhindert wird.

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