DE2422939A1

DE2422939A1 - Anordnung zur mechanischen kraftuebertragung

Info

Publication number: DE2422939A1
Application number: DE19742422939
Authority: DE
Inventors: Bengt Nilsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-05-25
Filing date: 1974-05-11
Publication date: 1974-12-12
Also published as: GB1464767A; DE2422939C3; DE2422939B2; SE372807B

Description

Anordnung zur mechanischen Kraftübertragung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur mechanischen Kraftübertragung über eine Anzahl zueinander beweglicher Einheiten. Zur Übertragung eines Drehmomentes von beispielsweise einem Treibrad auf ein anderes rotierendes Maschinenelement ist es bekannt, eine zwischen dem Treibrad und dem anderen Maschinenelement zu jedem von diesen beiden Teilen bewegliehe Kugel-Gelenkstange zu verwenden, die dabei zum Treibrad und Maschinenelement unsymmetrisch beweglich ist.

Eine solche Kugel-Gelenkstange stellt keine zufriedenstellende Lösung des Kraftübertragungs-Problems dar, da die Kugel-Gelenkstange während einer Treibrad-Umdrehung zweimal, nämlich bei k° und (k+180)°, keine Tangentialkräfte vom Treibrad aufnemnen kann, so daß die Steifigkeit der ganzen Transmission hierbei nahezu gleich Hull wird.

Wenn das genannte Maschinenelement außerdem in einem Gelenkkopf angeordnet ist, um eine ein Moment erzeugende Kraft auf ein im Gelenkkopf angebrachtes gleiches Maschinenelement zu übertragen, an dem zur weiteren Kraftübertragung eine Kugel-Gelenkstange angeordnet ist, so sind in einem solchen Gelenkkopf

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viel Platz und viele Konstruktionsdetails, wie Achsen und Lager, erforderlien.

Hierbei ist es auch schwierig, das Drehmoment, das man vom Treibrad erhält, unvermindert zu übertragen, da dies weitere Konstruktionsdetails erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die eben erläuterte mangelnde Steifigkeit des tibertragungssystems sowie sein erheblicher Platzbedarf vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß jede Einheit der Anordnung zwei im Verhältnis zueinander parallelverschobene Gelenkstangen hat, die an eine zu jeder Einheit gehörenden Gelenkscheibe über unterschiedlich lange, senkrecht zu den Gelenkscheiben und Gelenkstangen verlaufende Gelenkachse mit einer gegenseitigen Winke!verschiebung beweglich angelenkt sind.

Durch eine Kraftübertragung mittels zweier paralleler Gelenkstangen, deren Gelenkpunkte auf einer Gelenkscheibe im Verhältnis »leinander vorzugsweise um 90 verschoben sind, erhält man kontinuierlich eine ausreichend große tangentiale

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Kraftkomponente, so daß die Gelenkscheibe, unabhängig von der Lage der Gelenkstangen, gedreht werden kann.

Es ist jedoch zulässig, daß die Verschiebung innerhalb eines Intervalls von 60 -120 variiert, ohne daß hierdurch der Wirkungsgrad bedeutend verschlechert wird.

Dadurch, daß man zwei Gelenkscheiben, zwischen denen eine ein Drehmoment erzeugende Kraft übertragen wird, in ein Kugellager derart einspannt, daß sie die Kugellagerachse bilden, erhält man eine sehr kompakte, keinen Platz erfordernde Konstruktion, die außerdem eine sehr geringe Anzahl von Teilen enthält.

Dadurch, daß die Achse in der einen Gelenkstangenlagerung entgegengesetzt zur Achse am anderen Ende gerichtet ist, kann sich die Gelenkstange frei drehen, ohne daß das Drehen von den Achsen behindert wird» Mittels einer Anordnung mit äwei parallelen Gelenkstangen gemäß der Erfindung kann man durch eine solche Konstruktion einen Drehwinkel von nahezu 360° erhaltene

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden_o Es zeigen

Figo 1 das Wirkungsprinzip einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 die Anordnung der Gelenkstangen an einer Gelenk-

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scheibe,

Fig. 3 die Anordnung nach Pig· 1 von oben gesehen,

Pig. 4» wie zwei G-elenkscheiben nach der Erfindung in einem Kugellager eingespannt sind,

Pig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die G-elenkstangen im Verhältnis zu der Konstruktion nach Pig. 3 schräg gestellt sind.

Fig. 1 zeigt das Prinzip eines Kraftübertragungssystems, bei dem eine Gelenkscheibe 1o über eine Welle 11 an eine nicht gezeigte Antriebsanordnung angeschlossen ist. Das System hat die Aufgabe, das Drehmoment von der Welle 11 auf die Welle 12 auf einer Gelenkscheibe 13 über ein Gelenk 14 zu übertragen. Im Gelenk 14 sind auf einer gemeinsamen Welle 15 zwei Gelenkscheiben 1g und 17 angeordnet. Zwischen der Gelenkscheibe 10 und der Gelenkscheibe 16 sind zwei parallele Gelenkstangen 18 angeordnet, die mittels zu den Gelenkstangen 18 senkrechten Gelenkachsen 19 beweglich an den Gelenkscheiben 10 und 16 angebracht sind. Zwischen der Gelenkscheibe 17 und der Gelenkscheibe 13 sind zwei weitere parallele Gelenkstangen 20 angeordnet, die an den Gelenk— scheiben 17 und 13 mittels zu den Gelenkstangen senkrechten Gelenkachsen 19 beweglich angebracht sind.

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Die Achsen 19 sind mit einer gegenseitigen WinkelVersetzung von 90° auf jeder Gelenkscheibe 10, 16, 17 und 13 angeordnet, wie die Figo 2 näher zeigt, die das Gelenk 14 im Detail darstellt.

Ein durch die Welle 11 von einer Antriebsanordnung übertragenes Drehmoment wird über die Gelenkscheibe 11 und die Gelenkstangen 18 auf die Gelenkscheibe 16 übertragen. Über die Welle 15 wird das Drehmoment zu der Gelenkscheibe 17 übertragen, die das Drehmoment über die Gelenkstangen 20 und Gelenkscheibe 13 auf die Welle 12 übertragt.

Wie aus Fig. 3, welche die Anordnung nach Fig. 1 von oben zeigt, hervorgeht, wird dadurch, daß ein Moment im Gelenk 14 von einem Gelenkstangensystem 18, 19 auf der einen Seite der Gelenkscheiben 16 und 17 auf ein anderes Gelenkstangensystem auf der anderen Seite der Gelenkscheiben übertragen wird, das volle Moment, welches auf die Welle 15 übertragen wird, auf die Welle 12 überführt.

Die Größe des Drehbereichs, den man auf diese Weise erhalten kann, liegt sehr nahe bei 360°, da die Gelenkachsen 19 für jede Gelenkstange eines parallelen Gelenkstangenpaares 18, verschieden lang sind, so daß die eine Gelenkstange unter der anderen passieren lassen kann, bis sie an die Gelenkachse der darüberliegenden Gelenkstange stößt.

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Das gezeigte Gelenktstangenprinzip ist speziell für Manipulatoren geeignet, die oft aus einer Anzahl zueinander beweglicher Einheiten bestehen, zwischen denen Kraftmomente übertragen werden müssen, speziell in den Fällen, in denen die Antriebseinheiten für das Greifwerkzeug eines Manipulators auf dem Ständer des Manipulators angebracht sind, um hierdurch das Gewicht der geweglichen Teile des Manipulators zu verringern.

Figo 3 zeigt, daß der Platzbedarf für das Gelenk 14 sehr groß sein kann. Wenn daher die Breite des Gelenkes 14 von der Gesamtbreite der Bauteile 19-16-15-17-19 bestimmt wird, so können die Gelenkscheiben 16 und 17 auch in der aus Fig. 4 hervorgehenden Weise angeordnet werden. Dort sind zwei Gelenkscheiben 161 und 171 ohne zwischen ihnen liegender Welle 15 zusammengefügt und gleichzeitig in ein Kugellager 21 eingespannt, für welches sie zusammen die Achse für den inneren Ring bilden. Der äußere Ring des Kugellagers ist zweckmäßigerweise in einer der im Gelenk untereinander beweglichen Einheiten 22 fixiert.

Das Kugellager 21 ist zweckmäßigerweise vom X-Kontakttyp, d. h. die Kugeln des Lagers haben in ihren Eaufringen Winkelkontakt in zwei Richtungen und ermöglichen dadurch eine Momentaufnahme und einen genauen Gang.

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Die Gelenkachsen 19 gehen in Jig. 4 durch beide ßelenkscheiben 161 und 171, wodurch man eine bessere Führung
erhält* In den Fällen, in denen die Gelenkachsen einander gegenüber angeordnet sind, ist es zweckmäßig, diese durch eine einzige, durch die beiden Gelenkscheiben 161 und 171 hindurchgehende und für die Gelenkstangen 181^f und 201'
gemeinsame Gelenkachse 19' zu ersetzen, wodurch man eine
steife Konstruktion erhält, die Drehmomente erzeugende
Kräfte von den Gelenkstangen aufnimmt und gleichzeitig
einen minimalen Platz erfordert.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht muß, wenn weitere Gelenke angebracht werden sollen, ein Aufbau des hier gezeigten
Kraftübertragungssystems in seitlicher Richtung erfolgen, damit das der Welle 11 ursprünglich zugeführte Drehmoment in voller Stärke übertragen werden kann. Ein solches Übertragungssystem hat einen erheblichen Platzbedarf.

Durch eine Schrägstellung jedes parallelen Gelenkstangenpaares 23, wie es in Fig. 5 gezeigt wird, wobei das "innere" Gelenkstangenpaar als "äußeres" Gelenkstangenpaar beginnt mit der gleichen Breite, wie das vorhergehende Gelenkstangenpaar, kann ein Kraftübertragungssystem gemäß Fig. 1 und 3 mit einer beliebigen Anzahl Gelenke aufgebaut werden, ohne daß das Breitenmaß vergrößert wird.

Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen

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des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(i .A Anordnung zur mechanischen Kraftübertragung über eine Anzahl zueinander beweglicher Einheiten, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit der Anordnung zwei im Verhältnis zueinander parallelverschobene Gelenkstangen (18, 20) hat, die an eine zu jeder Einheit gehörenden Gelenkscheibe (16, 17) über unterschiedlich lange, senkrecht zu den Gelenkscheiben und Gelenkstangen verlaufende Gelenkachse (19) mit einer gegenseitigen Winkelverschiebung beweglich angelenkt sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gelenk (14) zwei Gelenkscheiben (16, 17) miteinander verbunden sind und in ein Kugellager derart einges-pannt sind, daß sie eine Achse für den inneren Ring des Kugellagers bilden, und daß der äußere Ring des Kugellagers an einer der beweglichen Einheiten befestigt ist.
3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelverschiebung zwischen den Gelenkachsen (19) zwischen 60 ° und 120° beträgt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelverschiebung 90° beträgt.
5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gelenkachse durch die beiden Gelenkscheiben durchgehend angeordnet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Gelenkachse für zwei an verschiedenen Gelenkseheiben angelenkte Gelenkstangen vorgesehen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl zwei Paare zueinander paralleler Geienkstangen mit einem Paar ihrer im gleichen Gelenk angeordneten Enden einen Winkel miteinander bilden.

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ö. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachsen der Gelenkstangen so gerichtet sind, daß das eine Ende einer Gelenkstange in entgegengesetzter
Richtung relativ zur Lagerung im anderen Ende der Gelenkstange gelagert wird.

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