DE60014555T2 - Universalgelenk - Google Patents

Universalgelenk Download PDF

Info

Publication number
DE60014555T2
DE60014555T2 DE60014555T DE60014555T DE60014555T2 DE 60014555 T2 DE60014555 T2 DE 60014555T2 DE 60014555 T DE60014555 T DE 60014555T DE 60014555 T DE60014555 T DE 60014555T DE 60014555 T2 DE60014555 T2 DE 60014555T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
universal joint
rotary guide
guide device
guide means
pivot bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60014555T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60014555D1 (de
Inventor
Hidekazu Shinagawa-ku Michioka
Takasi Shinagawa-ku Hatanaka
Tadashi Shinagawa-ku Hirokawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THK Co Ltd
Original Assignee
THK Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THK Co Ltd filed Critical THK Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE60014555D1 publication Critical patent/DE60014555D1/de
Publication of DE60014555T2 publication Critical patent/DE60014555T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04Pivotal connections
    • F16C11/06Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16MFRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/02Heads
    • F16M11/04Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
    • F16M11/06Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting
    • F16M11/12Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting in more than one direction
    • F16M11/121Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting in more than one direction constituted of several dependent joints
    • F16M11/123Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting in more than one direction constituted of several dependent joints the axis of rotation intersecting in a single point, e.g. by using gimbals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00Joints and connections
    • Y10T403/32Articulated members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pivots And Pivotal Connections (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Universalgelenk, das, zum Beispiel, für einen Parallelverbindungsmechanismus verwendet wird.
  • Im Stand der Technik ist ein Parallelverbindungsmechanismus bekannt, bei dem eine Mehrzahl von Verbindungen zwischen einer Basis und einem Rütteltisch zwischengefügt ist, um so dem Rütteltisch zu ermöglichen, eine räumliche Bewegung vorzunehmen.
  • 4 stellt eine Antriebssimulationsvorrichtung dar, die einen solchen Parallelverbindungsmechanismus verwendet.
  • Wie 4 zeigt, sind sechs Aktuatoren, wie beispielsweise Verbindungen 3, zwischen der Basis 1 und dem Rütteltisch (jolty table) 2 angeordnet, und ein Rütteln wird auf den Rütteltisch 2 durch wahlweises Verlängern oder Verkürzen der jeweiligen Aktuatoren aufgebracht, um so eine kubische (d.h. dreidimensionale) Position und Haltung davon zu kontrollieren. Bei diesem Vorgang besitzt der Rütteltisch 2 drei Freiheitsgrade, um die Position davon zu bestimmen, und drei Freiheitsgrade, um die Stellung davon zu bestimmen. Und der Rütteltisch besitzt sechs Freiheitsgrade insgesamt.
  • Als ein Gelenk 4, zwischengefügt zwischen beiden Endbereichen des Parallelverbindungsmechanismus 3 und der Basis 1 oder dem Rütteltisch 2, sind, wie in den 5 und 6 dargestellt ist, ein sphärisches Lager 5, das eine sphärische Bewegung der Verbindung 3 ermöglicht (5) und ein Universalgelenk 6, das eine Variation eines Schnittwinkels der Verbindung 3 in Bezug auf die Basis 1 oder den Rütteltisch 2 (6) ermöglicht, bekannt.
  • Das sphärische Lager 5 ist ein Lager, das ein sphärisches Gelenk, vorgesehen für den Endbereich der Verbindung 3, trägt, und besitzt drei Rotationsfreiheitsgrade, und aufgrund dieser Struktur kann das sphärische Lager 5 weich zu einem Zeitpunkt einer Bestimmung der Position und der Stellung des Rütteltischs 2 betrieben werden.
  • Andererseits ist das Universalgelenk 6 aus einer bekannten Struktur aufgebaut, umfassend einen Gelenkkörper 9, der ein Joch 8, eine Querbefestigung 10 und ein La gerelement, angeordnet zwischen dem Joch 8 und dem Gelenkkörper 9, besitzt, und ein solches Universalgelenk 6 besitzt zwei Rotationsfreiheitsgrade.
  • Bei dem Parallelverbindungsmechanismus, gemäß dieser Struktur, wird eine axiale Last der Verbindung 3 auf das Gelenk 4 aufgebracht. Das sphärische Lager 5 besitzt eine Festigkeit, die ausreichend ist, um diese axiale Last der Verbindung 3 aufzunehmen. Weiterhin ist es, um stark die Position und die Stellung des Rütteltischs 2 zu ändern, notwendig, einen Schaukelwinkel α der Verbindung groß zu machen. Allerdings ist es, bei dem sphärischen Lager 5, da die Verbindung 3 gegen das Lager anstößt, schwierig, diesen Schaukelwinkel α groß zu machen.
  • Andererseits ist es, mit dem Universalgelenk 6, möglich, den Schaukelwinkel α der Verbindung 3 groß zu machen. Allerdings ist, da das Universalgelenk 6 nur zwei Rotationsfreiheitsgrade besitzt, die Zahl der Rotationsfreiheitsgrade für eine fein abgestimmte Bestimmung der Position und der Lage des Rütteltischs 2 unzureichend, und dementsprechend kann ein Fall auftreten, bei dem ein weicher Betrieb zum Bestimmen der Position und der Lage des Rütteltischs 2 nicht erwartet werden kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, im Wesentlichen Defekte oder Nachteile, die in dem Stand der Technik, der vorstehend erwähnt ist, vorhanden sind, zu beseitigen, und ein Universalgelenk für einen Parallelverbindungsmechanismus zu schaffen, geeignet dazu, einen weichen Betrieb davon vorzunehmen, wobei einer Verbindung ermöglicht wird, einen großen Schaukelwinkel zu haben, und mit einer hohen Festigkeit, um eine axiale Last der Verbindung zu tragen.
  • Die vorstehenden Aufgaben können, gemäß der vorliegenden Erfindung, durch Schaffen eines Universalgelenks gelöst werden, das aufweist:
    eine erste Drehführungseinrichtung;
    eine zweite Drehführungseinrichtung, geführt durch die erste Drehführungseinrichtung so, um drehbar zu sein; und
    eine dritte Drehführungseinrichtung, geführt durch die zweite Drehführungseinrichtung so, um drehbar zu sein, wobei die erste, die zweite und die dritte Drehführungseinrichtung betriebsmäßig so verbunden sind, um drei Rotationsfreiheitsgrade zu erzielen. Ein solches Universalgelenk ist aus der GB-A-1 487 935 bekannt. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass:
    die erste, die zweite und die dritte Drehführungseinrichtung Drehmittenlinien jeweils haben, die sich an einem Punkt schneiden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt die dritte Drehführungseinrichtung ein Wellenelement eines Mechanismus, bei dem das Universalgelenk eingesetzt ist, die Drehmittenlinie der dritten Drehführungseinrichtung unter einem spitzen Winkel schneidend, wobei sich die Drehmittenlinien der zweiten und der dritten Drehführungseinrichtung unter einem spitzen Winkel schneiden und wobei ein Raum um die Drehmittenlinie der dritten Drehführungseinrichtung herum so gebildet ist, dass der Welle ermöglicht wird, sich in einem vollständigen Kreis zu drehen. In einem solchen Fall kann der Mechanismus vorzugsweise ein Parallelverbindungsmechanismus sein.
  • Zumindest kann entweder die erste, die zweite oder die dritte Drehführungseinrichtung einen äußeren Ring, der eine innere Umfangsfläche besitzt, an der eine V-förmige Rollenlaufnut gebildet ist, einen inneren Ring, befestigt an dem äußeren Ring, und mit einer äußeren Umfangsfläche, an der eine V-förmige Rollenlaufnut für die Rollen gebildet ist, und eine Anzahl von Rollen in einem Rollenlaufkanal, gebildet in Kombination zwischen den Rollenlaufnuten, so dass Drehachsen von angrenzenden Rollen normal zueinander liegen, gebildet ist, aufweisen.
  • Weiterhin kann die betriebsmäßige Verbindung dieser Drehführungseinrichtung durch ein erstes Verbindungselement, das die erste und die zweite Drehführungseinrichtung verbindet, und ein zweites Verbindungselement, das die zweite und die dritte Drehführungseinrichtung verbindet, vorgenommen werden. Das erste Verbindungselement kann eine Schalen-Form haben, die einen Kantenbereich besitzt, an dem die zweite Drehführungseinrichtung befestigt ist, wobei der Kantenbereich eine schräg verlaufende Fläche besitzt. Das zweite Verbindungselement kann ein Paar von Verbindungsteilen haben, wobei eines davon einen schräg verlaufenden Kantenbereich besitzt, an dem eine Fläche der dritten Führungseinrichtung verbunden ist, und wobei ein anderes davon einen schräg verlaufenden Kantenbereich besitzt, an dem eine andere Fläche der dritten Führungseinrichtung verbunden ist.
  • Gemäß den Strukturen und dem Charakter der vorliegenden Erfindung, wie dies vorstehend beschrieben ist, kann, da das Universalgelenk drei Rotationsfreiheitsgrade besitzt, zum Beispiel dann, wenn das Universalgelenk bei einem Parallelverbindungs mechanismus angewandt wird, um eine Haltung und Position eines Rütteltischs des Mechanismus zu bestimmen, das Universalgelenk weich und fein abgestimmt betätigt werden, so dass die Verbindung eine optionale, dreidimensionale Position einnimmt. Weiterhin besitzt in dieser Ausführungsform jede der jeweiligen Drehführungseinrichtungen einen Rotationsfreiheitsgrad, und, zum Beispiel, können das Kugel- und Rollenlager, das Axiallager, das Schwenklager, die gekrümmte Führungseinrichtung, oder dergleichen, dafür verwendet werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen die erste, die zweite und die dritte Drehführungseinrichtung Drehmittenlinien jeweils, die sich an einem Punkt schneiden, wodurch die Lage einer solchen Verbindung effektiv in der dreidimensionalen Richtung um den Schnittpunkt herum, der die Mitte davon ist, geändert werden kann.
  • Weiterhin können, in der bevorzugten Ausführungsform, die Welle des Verbindungsmechanismus, zum Beispiel, verbunden mit dem Universalgelenk, um 360° gedreht werden, und demzufolge kann ein weiter Einstellwinkel des Wellenelements sichergestellt werden.
  • Darüber hinaus weist, gemäß der bevorzugten Ausführungsform, mindestens entweder die erste, die zweite oder die dritte Drehführungseinrichtung einen äußeren Ring, der eine innere Umfangsfläche besitzt, an der eine V-förmige Rollenlaufnut gebildet ist, einen inneren Ring, befestigt an dem äußeren Ring und mit einer äußeren Umfangsfläche, an der eine V-förmige Rollenlaufnut gebildet ist, und eine Anzahl von Rollen, aufgenommen in dem Rollenlaufkanal, gebildet durch diese Rollenlaufnuten, auf. Wenn ein solches Beispiel bei dem Parallelverbindungsmechanismus angewandt wird, können eine gemischte Last einer radialen Last, einer Axiallast und einer Bewegungslast aufgenommen werden, was demzufolge eine feste Struktur des Universalgelenks bildet.
  • Weiterhin ist es, da Rollen, die einen Rollkontakt zwischen den V-förmigen Rollenlaufnuten und dem inneren und dem äußeren Ring haben, keinen Gleitkontakt haben, nicht notwendig, irgendein Spiel zwischen dem inneren und dem äußeren Ring zu bilden, und ein Reibungswiderstand aufgrund der Rollbewegung der Rollen ist klein, so dass eine Abnutzung (Reibung), Wärme, oder dergleichen, nur schwer auftreten, was demzufolge vorteilhaft ist.
  • Die Art der vorliegenden Erfindung wird deutlicher anhand der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird.
  • In den Zeichnungen:
  • In den beigefügten Zeichnungen:
  • 1 zeigt eine Schnittansicht, die ein Universalgelenk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und einen Betriebs-(Bewegungs)-Bereich eines Q-Punkts auf einer Achse darstellt;
  • 2 stellt ein Universalgelenk als ein Vergleichsbeispiel dar mit einem Schnittwinkel zwischen einem Pc-Achsen-Bewegungs-(Dreh)-Lager und einem Pb-Achsen-Bewegungs-(Dreh)-Lager;
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die teilweise eine Schnittansicht umfasst, die ein Schwenklager darstellt, das in dem Universalgelenk, das vorstehend erwähnt ist, eingesetzt ist;
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht, die einen Parallelverbindungsmechanismus darstellt;
  • 5 zeigt eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen, sphärischen Lagers darstellt; und
  • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel eines herkömmlichen Universalgelenks darstellt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, und ein Universalgelenk 11, dargestellt in 1, ist ein solches, das für einen Parallelverbindungsmechanismus verwendbar ist, der eine Struktur zum Beispiel so besitzt, dass eine Mehrzahl von Verbindungen zwischen einer Basis und einem Schaukeltisch angeordnet ist. Und beide Endbereiche der Verbindungen sind mit der Basis oder dem Schaukeltisch durch Universalgelenke 11, 11 verbunden.
  • Wie die 1 und 2 zeigen, ist das Universalgelenk 11 mit einem Pa-Achsen-Schwenk-(Dreh)-Lager 20 als eine erste Drehführungseinrichtung, einem Pb-Achsen-Schwenk-(Dreh)-Lager 21 als eine zweite Drehführungseinrichtung, die drehbar durch das Pa-Achsen-Schwenklager 20 geführt ist, und einem Pc-Achsen-Schwenk-(Dreh)-Lager 22 als eine dritte Drehführungseinrichtung, die drehbar durch das Pb-Achsen- Schwenklager 21 geführt ist, versehen. Die jeweiligen Schwenklager 20, 21 und 22 besitzen Drehmittenlinien Pa, Pb und Pc jeweils, die sich an einem Punkt P schneiden. Das Universalgelenk 11, das solche Lager besitzt, besitzt drei Rotationsfreiheitsgrade insgesamt.
  • Das Pa-Achsen-Schwenklager 20 besitzt einen äußeren Ring 20b, der, zum Beispiel, an der Basis des Parallelverbindungsmechanismus befestigt ist, und besitzt auch einen inneren Ring 20a, der eine Drehbewegung innerhalb des äußeren Rings 20b ausführt. Die Strukturen der anderen Elemente oder Teile des Pa-Achsen-Schwenklagers 20 werden nachfolgend beschrieben. Der innere Ring 20a des Pa-Achsen-Schwenklagers 20 ist mit einem Verbindungselement 12 verbunden, das diesen inneren Ring 20a und einen äußeren Ring 21b des Pb-Achsen-Schwenklagers 21 verbindet. Dieses Verbindungselement 12 besitzt eine Schalen-Form, mit einem oberen Kantenbereich 12a, an dem eine Abschrägung gebildet ist.
  • Das Pb-Achsen-Schwenklager 21 ist an dem oberen Kantenbereich 12a des Verbindungselements 12 so befestigt, dass sich die Drehmittenlinien Pa und Pb oberhalb des Pa-Achsen-Schwenklagers 20 schneiden. Die Mitte P des Pb-Achsen-Schwenklagers 21 ist an der Drehmittenlinie Pa des Pa-Achsen-Schwenklagers 20 positioniert. Der Schnittwinkel α zwischen den Mittenlinien Pa und Pb ist auf einen spitzen Winkel, zum Beispiel 20°, eingestellt.
  • Wenn der innere Ring 20a gedreht wird, wird das Pb-Achsen-Schwenklager 21 so gedreht, dass die Mittenlinie Pb davon eine konische Stelle beschreibt, wobei der Schnittwinkel α in Bezug auf das Pa-Achsen-Schwenklager 20 beibehalten wird.
  • Ein innerer Ring 21a des Pb-Achsen-Schwenklagers 21 ist mit einem Paar von Verbindungselementen 13a und 13b verbunden, die diesen inneren Ring 21a und einen äußeren Ring 22b des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 verbinden. Eines der Verbindungselemente 13a ist an einer Seite einer oberen Fläche des inneren Rings 21a befestigt und das andere davon, 13b, ist an einer Seite einer unteren Fläche davon, betrachtet aus Sicht der 1, befestigt. Abschrägungen sind an einem oberen Kantenbereich 14a des Verbindungselements 13a und einem unteren Kantenbereich 14b des Verbindungselements 13b gebildet. Der innere Ring 21a besitzt einen zentralen Raum, um so darin das Pc-Achsen-Schwenklager 22 anzuordnen.
  • Das Pc-Achsen-Schwenklager 22 ist an dem oberen Kantenbereich 14a des Verbindungselements 13a und dem unteren Kantenbereich 14b des Verbindungselements 13b befestigt, so dass sich Drehmitten Pb und Pc der Pb- und Pc-Achsen-Schwenklager 21 und 22 innerhalb des Pb-Achsen-Schwenklagers 21 schneiden. Die Mitte P des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 stimmt mit der Mitte P des Pb-Achsen-Schwenklagers 21 überein. Ein Schnittwinkel β zwischen den Mittenlinien Pc und Pb wird, zum Beispiel, so eingestellt, dass er 40° beträgt. Wenn der innere Ring 21a gedreht wird, wird das Pc-Achsen-Schwenklager 22 gedreht, so dass die Mittenlinie Pc davon eine konische Lage beschreibt, wobei der Schnittwinkel β davon in Bezug auf das Pb-Achsen-Schwenklager 21 beibehalten wird.
  • An einem inneren Ring 22a des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 ist, zum Beispiel, ein Wellenelement 15, beispielsweise einer solchen Verbindung in dem Parallelverbindungsmechanismus, verbunden, und das Wellenelement 15 besitzt eine Mittenlinie, die mit der Mittenlinie Pa des Pa-Achsen-Schwenklagers 20 übereinstimmt und die Mittenlinie Pc des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 unter einem spitzen Winkel α, zum Beispiel 20°, schneidet. Wenn der innere Ring 22a des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 gedreht wird, beschreibt das Wellenelement 15 einen Konus.
  • Wie zuvor erwähnt ist, schneiden sich die Drehmittenlinien Pb und Pc der Pb- und Pc-Achsen-Schwenklager 21 und 22 jeweils unter einem spitzen Winkel und ein Raum ist um die Drehmittenlinie Pc des Pc-Achsen-Schwenklagers so gebildet, dass das Wellenelement 15 um 360° gedreht wird.
  • 2 stellt ein Vergleichsbeispiel eines Universalgelenks dar, bei dem ein Schnittwinkel zwischen den Drehmittenlinien Pb und Pc der Pb- und Pc-Achsen-Schwenklager 21 und 22 so eingestellt ist, dass er 90° beträgt. In dem Universalgelenk, dargestellt in 2, bewegt sich, wenn der innere Ring 22a des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 gedreht wird, das Wellenelement 15 von einer Position, dargestellt mit einer durchgezogenen Linie in 2, zu einer Position, dargestellt mit einer zweipunktierten Linie, und stößt dann gegen das Verbindungselement 12 oder 13 oder das Pb-Achsen-Schwenklager 21 an, um so nicht um 360° gedreht zu werden.
  • 3 stellt das Pb-Achsen-Schwenklager 21 dar. Weiterhin besitzen die jeweiligen Schwenklager 20, 21 und 22 im Wesentlichen dieselben Strukturen, so dass das Pb-Achsen-Schwenklager 21 repräsentativ nachfolgend erläutert wird.
  • Das Pb-Achsen-Schwenklager 21 ist mit einem äußeren Ring 21b, ausgebildet mit einer Rollenlaufnut 32, die eine ungefähre V-Form in einem Abschnitt mit einem Öffnungswinkel von 90° auf einer inneren Umfangsseite besitzt, einem inneren Ring 21a, der mit einer Rollenlaufnut 31 ausgebildet ist, die eine ungefähre V-Form in einem Abschnitt mit einem Öffnungswinkel von 90° an einer äußeren Umfangsseite besitzt und in den äußeren Ring 21b hinein eingepasst befestigt ist, und eine Anzahl von zylindrischen Rollen 33, angeordnet und aufgenommen zwischen diesen Rollenlaufnuten 31 und 32 (siehe 1), versehen.
  • Die V-förmigen Rollenlaufnuten 31 und 32, gebildet jeweils an dem inneren und äußeren Ring 21a und 21b, bilden einen Rollenlaufweg, der einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt besitzt. Diese Rollen 33 sind in dem Rollenlaufweg so angeordnet, dass die Drehachsen angrenzender Rollen davon einen rechten Winkel (90°) bilden. Weiterhin ist eine Anzahl von Abstandsteilen 34 zwischen den angrenzenden Rollen 33 jeweils angeordnet. Das bedeutet, dass die Rollen 33 und die Abstandsteile 34 alternierend in dem Rollenlaufweg so angeordnet sind, um die vorbestimmte Lage der Rollen 33 zu halten. In dem Rollenlaufweg besitzen die Rollen 33, angeordnet an beiden Seiten des Abstandsteils 34, axiale Linien (Achsen) normal zueinander, um dadurch diese Rollen als Außenrollen 33a und Innenrollen 33b zu klassifizieren. Die Außenrolle 33a besitzt ihre Achse C so, dass ihre Lage derart beibehalten wird, um zu der Schwenkmitte B, positioniert auf der Drehmittenlinie des äußeren und des inneren Rings 21b und 21a, gerichtet zu sein. Weiterhin besitzt die Innenrolle 33b ihre Achse D so, dass ihre Lage derart beibehalten wird, um zu der Schwenkmitte A, positioniert an dieser Drehmittenlinie, beizubehalten. Wenn die Rollen 33a und 33b in dem Rollenlaufweg mit einer Last, die darauf aufgebracht ist, rollen, behalten die Achsen der Rollen 33a und 33b immer einen rechten Winkel in Bezug auf den ringförmigen Rollenlaufweg bei, und demzufolge können die Rollen 33a und 33b ungehindert und gleichförmig mit einem Rollkontakt und einem Gleitkontakt gegen den äußeren und den inneren Ring 21b und 21a rollen.
  • In dem Pb-Achsen-Schwenklager 21 sind, wie vorstehend erwähnt ist, die angrenzenden zylindrischen Rollen 33 alternierend so angeordnet, dass sich die Drehachsen davon jeweils unter einem rechten Winkel (90°) in den V-förmigen (90°) Rollenlaufnuten 31 und 32 schneiden. Dementsprechend kann das Lager alle gerichteten Lasten aufnehmen, einschließlich einer radialen Last, einer Axiallast und einer Bewegungslast, und dergleichen.
  • Als nächstes wird, unter Bezugnahme auf 1, die Variation (Änderung) der Lage des Wellenelements 15 aufgrund der Drehung der jeweiligen Schwenklager 20, 21 und 22 des Universalgelenks 11 beschrieben.
  • Zuerst wird ein Fall erläutert, dass der innere Ring 22a des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 gedreht wird. Wenn der innere Ring 22a so gedreht wird, wie dies vorstehend erwähnt ist, dreht sich das Wellenelement 15 um 360° und ändert seine Lage, während es einen konischen Ort beschreibt, beginnend mit der Anfangslage, positioniert auf der Pa-Achse. Der Ort auf einer Ebene des Punkts Q auf der Mittenlinie des Wellenelements 15 zeigt eine elliptische Form 1, dargestellt in 1, und gesehen von der Richtung der Seitenfläche aus, wobei das Wellenelement 15 um einen Winkel von 2 α in der Uhrzeigerrichtung von seiner Anfangsposition aus geschaukelt wird, wobei der Punkt P die Mitte des Schaukelns ist.
  • In dem nächsten Schritt wird ein Fall erläutert, dass der innere Ring 21a des Pb-Achsen-Schwenklagers 21 gedreht wird. Wenn der innere Ring 21a geschwenkt wird, während das Wellenelement 15 die Position seiner Anfangslage einnimmt, dreht sich das Wellenelement 15 um 360° und ändert seine Lage, während es einen konischen Ort beschreibt, beginnend von der Anfangslage aus, die auf der Pa-Achse positioniert ist. Der Ort auf einer Ebene des Punkts Q zeigt eine elliptische Form II, dargestellt in 1, und, gesehen von der Richtung der Seitenfläche aus, wird das Wellenelement 15 um einen Winkel von 2 α in der Gegenuhrzeigerrichtung von seiner Anfangsposition aus geschaukelt, wobei der Punkt P die Mitte des Schaukelns ist. Weiterhin zeigt, unter dem Zustand, dass das Wellenelement 15 um den Winkel von 2 α in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, wenn der innere Ring 22a des Pc-Achsen-Schwenklagers 22 gedreht wird, der Ort auf einer Ebene des Punkts Q des Elements 15 eine elliptische Form III, dargestellt in 1.
  • Weiterhin ist ein Fall, bei dem die Pc- und Pb-Achsen-Schwenklager 22 und 21 gleichzeitig gedreht werden, ein bewegbarer Betriebs-(Bewegungs)-Bereich S des Punkts Q mit schrägen Linien in 1 dargestellt. Weiterhin existiert in dem Fall, bei dem nur sowohl das Pc- als auch das Pb-Achsen-Schwenklager 22 und 21 gedreht werden, ein leerer Raum 16 (weißer Bereich) in dem Betriebsbereich S, in dem der Punkt Q nicht bewegt wird. Allerdings wird, wenn das Pa-Achsen-Schwenklager Pa auch gedreht wird, der Punkt Q um den Punkt R, der die Mitte der Drehung ist, gedreht, so dass der leere Raum 16 in dem Betriebsbereich umfasst ist, und demzufolge kann ein weiter Betriebsbereich realisiert werden. Dieser Betriebsbereich des Punkts Q kann optional entsprechend eines Verwendungszustands des Universalgelenks 11 durch Ändern der Winkel der Pa-, Pb- und Pc-Achse geändert werden. Weiterhin kann, da das Wellenelement 15 immer um den Punkt P geschaukelt wird, in dem Fall, dass kein leerer Raum in dem Betriebsbereich S des Q-Punkts vorhanden ist, die Lage des Wellenelements 15 optional in einer dreidimensionalen Richtung geändert werden.
  • In der beschriebenen Ausführungsform ist, obwohl das Universalgelenk die Struktur besitzt, dass das erste bis dritte Schwenklager über die Verbindungselemente verbunden sind, die Struktur davon nicht auf die beschriebene beschränkt, und viele andere Änderungen oder Modifikationen können vorgenommen werden. Zum Beispiel kann ein Universalgelenk vorgesehen werden, das aus einem herkömmlichen, bekannten Universalgelenk aufgebaut ist, das, um zwei Rotationsfreiheitsgrade zu erreichen, ein Paar von Gelenkkörpern besitzt, die mit Jochen, einer Querbefestigung und Lagern, angeordnet zwischen den Jochen und der Querbefestigung, versehen sind, und ein zusätzliches Schwenklager ist weiterhin so angeordnet, um drei Rotationsfreiheitsgrade zu erreichen. Das bedeutet, dass ein solches Universalgelenk ein Paar von Gelenkkörpern, die gabelförmige Joche besitzen, und ein querschnittförmiges Element, das Wellen(Schaft)-Bereiche besitzt, um mit den Jochen verbunden zu werden, aufweist. In diesem Universalgelenk sind zweite Schwenklager zwischen den Jochen eines der Gelenkkörper und den Wellenbereichen des querschnittförmigen Elements angeordnet. Und dritte Schwenklager sind zwischen den Jochen des anderen einen der Gelenkkörper und den Wellen-(Schaft)-Bereichen, die die ersten, erwähnten Wellenbereiche des querschnittförmigen Elements schneiden, angeordnet. In dem Universalgelenk ist ein erstes Schwenklager für jeden der gepaarten Gelenkkörper vorgesehen.
  • Weiterhin wird, in der beschriebenen Ausführungsform, obwohl das Universalgelenk 11 bei dem Parallelverbindungsmechanismus angewandt wird, das Universalgelenk 11 der vorliegenden Erfindung bei anderen, verschiedenen Mechanismen anwendbar sein, ohne auf den Parallelverbindungsmechanismus eingeschränkt zu sein, soweit eine axiale Last auf das Universalgelenk aufgebracht wird und der Mechanismus für das Universalgelenk erfordert, eine Mehrzahl von Rotationsfreiheitsgraden zu haben.
  • Es sollte auch angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, und modifizierte Beispiele und viele andere Änderungen und Veränderungen können vorgenommen werden, ohne die Schutzumfänge der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims (6)

  1. Universalgelenk (11), das aufweist: eine erste Drehführungseinrichtung (20); eine zweite Drehführungseinrichtung (21), geführt durch die erste Drehführungseinrichtung so, um drehbar zu sein; eine dritte Drehführungseinrichtung (22), geführt durch die zweite Drehführungseinrichtung so, um drehbar zu sein, wobei die erste, die zweite und die dritte Drehführungseinrichtung betriebsmäßig so verbunden sind, um drei Rotationsfreiheitsgrade zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste, die zweite und die dritte Drehführungseinrichtung (20, 21, 22) Drehmittenlinien jeweils haben, die sich an einem Punkt schneiden.
  2. Universalgelenk (11) nach Anspruch 1, wobei die dritte Drehführungseinrichtung (22) ein Wellenelement (15) eines Mechanismus führt, bei dem das Universalgelenk eingesetzt ist, die Drehmittenlinie der dritten Drehführungseinrichtung unter einem spitzen Winkel schneidend, wobei sich die Drehmittenlinien der zweiten und der dritten Drehführungseinrichtung (21, 22) unter einem spitzen Winkel schneiden und wobei ein Raum um die Drehmittenlinie der dritten Drehführungseinrichtung herum so gebildet ist, dass der Welle ermöglicht wird, sich in einem vollständigen Kreis zu drehen.
  3. Universalgelenk (11) nach Anspruch 1, wobei zumindest entweder die erste, die zweite oder die dritte Drehführungseinrichtung (20, 21, 22) einen äußeren Ring (21b), der eine innere Umfangsfläche besitzt, an der eine V-förmige Rollenlaufnut gebildet ist, einen inneren Ring (21a), befestigt an dem äußeren Ring, und mit einer äußeren Umfangsfläche, an der eine V-förmige Rollenlaufnut für die Rolle (32) gebildet ist, und eine Anzahl von Rollen (33), in einem Rollenlaufkanal aufgenommen, gebildet in Kombination zwischen den Rollenlaufnuten, so dass Drehachsen von angrenzenden Rollen normal zueinander liegen, aufweist.
  4. Universalgelenk (11) nach Anspruch 1, das weiterhin ein erstes Verbindungselement (12), das die erste und die zweite Drehführungseinrichtung (20, 21) verbindet, und ein zweites Verbindungselement (13), das die zweite und die dritte Drehführungseinrichtung (21, 22) verbindet, aufweist.
  5. Universalgelenk (11) nach Anspruch 4, wobei das erste Verbindungselement (12) eine Schalen-Form mit einem Kantenbereich besitzt, an dem die zweite Drehführungseinrichtung (21) befestigt ist, wobei der Kantenbereich eine abgeschrägte Fläche besitzt.
  6. Universalgelenk (11) nach Anspruch 5, wobei das zweite Verbindungselement (13) ein Paar von Verbindungsteilen besitzt, wobei eines davon einen abgeschrägten Kantenbereich besitzt, an dem eine Fläche der dritten Führungseinrichtung (22) verbunden ist, und wobei ein anderes davon einen abgeschrägten Kantenbereich besitzt, an dem eine andere Fläche der dritten Führungseinrichtung verbunden ist.
DE60014555T 1999-11-25 2000-11-02 Universalgelenk Expired - Lifetime DE60014555T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33405499 1999-11-25
JP33405499A JP4493767B2 (ja) 1999-11-25 1999-11-25 自在継手

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60014555D1 DE60014555D1 (de) 2004-11-11
DE60014555T2 true DE60014555T2 (de) 2005-02-24

Family

ID=18273004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60014555T Expired - Lifetime DE60014555T2 (de) 1999-11-25 2000-11-02 Universalgelenk

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6398656B1 (de)
EP (1) EP1103735B1 (de)
JP (1) JP4493767B2 (de)
KR (1) KR100690490B1 (de)
DE (1) DE60014555T2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008009678A1 (de) * 2008-02-18 2009-08-20 Carl Zeiss Surgical Gmbh Haltevorrichtung und Mikroskopanordnung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7241070B2 (en) * 2001-07-13 2007-07-10 Renishaw Plc Pivot joint
CN103557240B (zh) * 2013-11-04 2015-08-19 沈阳工业大学 球销拨动式球关节三维轴
CN105485189A (zh) * 2014-10-01 2016-04-13 碧阁系统株式会社 开放式视野维持水平装置
CN110410414B (zh) * 2019-07-26 2021-04-27 深圳联合创达科技有限公司 一种二自由度和三自由度可转换的球关节结构

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US289180A (en) * 1883-11-27 Iiomodeu x
FR768579A (fr) * 1934-02-13 1934-08-08 Syndicat D Etudes Secoer Embrayage automatique
BE495486A (de) * 1949-05-07
CH369971A (de) * 1957-05-27 1963-06-15 Wiggermann Georg Treibscheibenanordnung von Axialkolbenmaschinen mit zur Treibscheibe schrägstehender Zylindertrommelachse
US3288421A (en) * 1965-03-29 1966-11-29 Everett R Peterson Movable and rotatable top
US3960413A (en) * 1972-11-17 1976-06-01 Hydrel A.G. Series roll body conveyance
DE2357470C3 (de) * 1973-11-17 1980-04-10 Magirus-Deutz Ag, 7900 Ulm Vorrichtung zum lotrechten Ausrichten der Hochachse eines höhenveränderlichen Arbeitsgerätes, z.B. einer mehrteiligen Feuerwehrleiter
US4318522A (en) * 1979-05-01 1982-03-09 Rockwell International Corporation Gimbal mechanism
EP0127895B1 (de) * 1983-06-02 1990-03-21 Sumitomo Electric Industries Limited Positioniermechanismus
JPS60260720A (ja) * 1984-06-08 1985-12-23 Nec Corp ジヨイント
US4629185A (en) * 1985-07-11 1986-12-16 Amann Michael J Universal hydraulic exerciser
JP2610330B2 (ja) * 1987-11-30 1997-05-14 ロスヘイム,マーク・イー ロボット手首関節継手
JPH0536088Y2 (de) * 1988-03-01 1993-09-13
NL9201609A (nl) * 1992-09-17 1994-04-18 Hollandse Signaalapparaten Bv Inrichting voor het ruimtelijk orienteren van een object.
US5575565A (en) * 1993-11-08 1996-11-19 Nippon Thompson Co., Ltd. Rolling guide unit
JPH11210740A (ja) * 1998-01-28 1999-08-03 Aisin Seiki Co Ltd ユニバーサルジョイント
JP2000192942A (ja) * 1998-10-19 2000-07-11 Okuma Corp 自在継手及びその自在継手を備えたパラレルメカニズム機械

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008009678A1 (de) * 2008-02-18 2009-08-20 Carl Zeiss Surgical Gmbh Haltevorrichtung und Mikroskopanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
DE60014555D1 (de) 2004-11-11
EP1103735A1 (de) 2001-05-30
US6398656B1 (en) 2002-06-04
KR100690490B1 (ko) 2007-03-08
KR20010051907A (ko) 2001-06-25
JP2001153129A (ja) 2001-06-08
JP4493767B2 (ja) 2010-06-30
EP1103735B1 (de) 2004-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010005291B4 (de) Leistungsübertragungsvorrichtung
DE69809978T2 (de) Gleichlauf-Kreuzgelenk
DE498701C (de) Reibkugelwechselgetriebe
EP0966619B1 (de) Wälzgelagertes gelenk
DE3710827C2 (de)
DE2934207C2 (de)
DE69231593T2 (de) Rüttelfreies tripodegleichlaufgelenk
DE4300793B4 (de) Zentrierfeder für Triplan-Kugelgleichlaufgelenke
DE4029864A1 (de) Homokinetisches universalgelenk
DE3112543A1 (de) Kupplung zur verbindung zweier wellen
DE4228230A1 (de) Universalgelenk
DE2737149A1 (de) Tonnenkupplung
DE4317364B4 (de) Universalgelenk
DE60014555T2 (de) Universalgelenk
DE10297605T5 (de) Rollenlager
WO1981002452A1 (en) Hooke's coupling
DE2654990C2 (de) Gelenkkupplung
DE1960247A1 (de) Homokinetisches Wellengelenk
WO2015090614A1 (de) Gelenkvorrichtung zwischen einer antriebswelle und einer abtriebswelle
DE68920050T2 (de) Toroidal-Reibradgetriebe.
DE3148489A1 (de) "gleichlaufgelenk"
DE69820124T2 (de) Zapfenabstützung für ein stufenloses Toroidgetriebe
DE4210285A1 (de) Kupplung zur verwendung in einer konstantgeschwindigkeitswelle
DE60024386T2 (de) Stufenloses Toroidalgetriebe und Verfahren zur Herstellung seines Toroids
DE2818972A1 (de) Universalgelenk zum antriebsmaessigen verbinden von zwei rotierenden teilen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition