DK163572B - Anordning til vridningsstiv forbindelse af et element i en robotarm eller lignende - Google Patents

Description

- i -

DK 163572 B

Opfindelsen angår en anordning til vridningsstiv forbindelse af et antal i direkte eller indirekte rullekontakt med hinanden værende elementer, som tilsammen danner en robotarm eller lignende, idet elementerne holdes sammen og på-5 virkes af kraftoverførende påvirkningsorganer, fx kabler.

I de svenske patentskrifter nr. 419 421 og nr. 419 304 beskrives en robotarm, som specielt er ejendommelig ved, at den har stor bevægelsesevne i forskellige planer, hvorved 10 dens evne til at komme forbi hindringer er betydelig. Den kan således føres ind i krogede eller vinkelformede rum, hvilket tidligere nærmest har været umuligt. Den større bevægelighed af robotarmen har man opnået ved, at armen består af et stort antal skivelignende elementer, som har 15 rullekontakt indbyrdes.

Et ufravigeligt krav til robotarme af denne slags er, at de foruden forholdsvis stor belastningsevne ved armens frie ende har en mulighed for at overføre vridningsmomenter, og 20 at de har stor torsionsstivhed. Den forholdsvis dårlige torsionsmodstand hos kabelmanøvrerede robotarme, som er betinget af de enkelte elementers hvælvede form, har ganske vist kunnet forbedres derved, at elementernes rulleflader er blevet forsynet med tænder eller lignende, som griber 25 ind i hinanden, men i mange tilfælde er en anden torsionslåsning af elementerne ønskelig.

Formålet med opfindelsen er at anvise en anordning, ved hjælp af hvilken en robotarms enkelte elementer torsionslå-30 ses, så at de kan optage betydelige torsionskræfter, uden . at elementernes rulleegenskaber forringes. Denne opgave løses derved, at i detmindste det første og det sidste element i et elementpar eller i en gruppe af elementer er forbundet med hinanden via et i elementernes rulningsretning 35 bøjeligt og/eller ledbart torsionsorgan, som har stor stivhed på tværs af rulningsretningen.

- 2 -

DK 163572 B

Opfindelsen skal forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et sidebillede af to samvirkende elementer, 5 som er forsynet med torsionsorganer ifølge opfin delsen, fig. 2 anordningen ifølge fig. 1 i perspektiv, fig. 3 ligeledes i perspektiv en modificeret udførelsesform af den i fig. 2 viste anordning, 10 fig. 4 en variant af den fig. 1 og 2 anskueliggjorte torsionslås i perspektiv, fig. 5 i perspektiv et udførelseseksempel for et elementpar, hvis moment- og kraftoptagende organer er beliggende uden for elementerne, 15 fig. 6 et sidebillede af et antal elementer, som har de res rulleflader orienteret i samme retning, fig. 7 i perspektiv yderligere en udførelsesvariant, hvor torsionsorganerne er anbragt på tværs af elementernes rulningsretning, 20 fig. 8 i perspektiv en korslignende udførelsesvariant af torsionsorganet, fig. 9 i perspektiv og delvis med delene adskilt en modificeret udførelsesform af den i fig. 5 viste variant, 25 fig. 10 et billede med delene adskilt af en udførelsesvariant af det korsformede torsionsorgan, fig. 11 i perspektiv yderligere et udførelseseksempel på torsionsorganet ifølge opfindelsen, fig. 12 et sidebillede, delvis i snit, af en modifikation 30 af den i fig. 8 viste udførelsesform, fig. 13 et sidebillede af et udførelseseksempel med ledbart forbundne torsionsorganer, fig. 14 i perspektiv yderligere en udførelsesvariant af to elementer forsynet med torsionsorganer ifølge op-35 findelsen, fig. 15 i perspektiv og i snit torsionsorganer i form af en bælg omfattende en gruppe elementer, og - 3 -

DK 163572 B

fig. 16 i perspektiv den nederste del af en robotarm med torsionsorganer ifølge fig. 8.

Fig. 1 og 2 viser en udførelsesvariant bestående af to 5 identiske elementer 11 og 12 udformet med enkeltkrumme, mod hinanden vendende overflader 13, som står i rullekontakt med hinanden og er forbundet med hinanden ved hjælp af et torsionsorgan 14. Dette kan fx udgøres af et stålbånd, hensigtsmæssigt af fjederstål, som med sin ene ende er 10 fastgjort til det ene elements 11 sidekant, medens den anden ende er forbundet med det andet elements 12 tilsvarende lige over for beliggende sidekant. Torsionsorganets 14 forbindelse med elementerne kan ske på en mængde forskellige måder, fx ved svejsning, nitning, skrueforbindelse eller 15 derved, at der i elementerne optages spor, hvori organets ender fastgøres.

De på den ovenfor beskrevne måde samvirkende elementer 11 og 12, hvis rulleflader 13 er vendt mod hinanden, skal i 20 det følgende betegnes elementpar.

Som det fremgår af fig. 3, behøver ikke begge elementer at være udformet med enkelte eller dobbeltkrumme rulleflader, idet det ligger helt inden for opfindelsens rammer at ud-25 forme fx det ene element 15 plant eller endog med en svag konveks eller konkav krumning med betydelig større krumningsradius end det andet samvirkende elements krumningsradius. I fig. 3 er således torsionsorganet 14 med sin ene ende fastgjort til elementets 11 ene sidekant, medens den 30 anden ende er fastgjort til det plane element 15.

Elementerne 11, 12 og 15 er på deres bort fra rullefladen 13 vendende plane side forsynet med fremstikkende partier 16, som har huller 17 til optagelse af de af påvirkningsor-35 ganer 9 styrede kabler 10 (fig. 16), som forbinder det første (yderste) og sidste element i en gruppe af elementer.

- 4 -

DK 163572 B

Elementparrene ifølge fig. 1-3 anbringes 90° drejet i forhold til det nærmeste ved siden af anbragte elementpar, så at hvert andet elementpar har rulningsfladen i samme retning.

5 Elementparrene kan naturligvis anbringes i andre relative drejningsstillinger end de nævnte 90°. Elementparrene kan fx være drejet blot nogle grader i forhold til hinanden, så at de kommer til at ligge i skruelinieform.

10 Torsionsorganet 14 kan strække sig over hele elementets bredde, men det kan også med fordel være opdelt i flere smallere bånd, som skiftevis er forbundet med de respektive elementer, således som det er vist i fig. 4.

15 Fig. 5 viser en udførelsesform, hvor torsionsorganerne er beliggende uden for selve elementerne 11 og 12. Hvert elementpar omfatter to torsionsplader 14a og 14b, som hver omfatter et centralt midterfelt 18 og ved siden af dette anbragte svagt vinkelbøjede sidefelter 19. Ved den yderste 20 ende er torsionspladen forsynet med en smal strimmel 21, som i hovedsagen er parallel med midterfeltet 18. De to torsionsplader 14a og 14b er ved yderkanterne forbundet med hinanden ved fx punktsvejsning, og de danner således et . torsionsorgan 14. Da midterfeltet 18 i hovedsagen har sam-25 me størrelse og form som elementernes 11 og 12 plane "bageste" overflade, vil elementerne blive fastlåst mod vridning i forhold til torsionsorganet.

Til visse anvendelser kan det være hensigtsmæssigt at an-30 bringe en gruppe af elementer med deres rulningsplan beliggende i den samme retning som vist i fig. 6, og ved sådanne arrangementer er det muligt at anbringe torsionsorganet 14 som en kontinuerlig længde, som strækker sig fra det første element 11 til det sidste element 12 i elementgruppen.

35

DK 163572 B

- 5 -

De uden for elementerne beliggende dele 19 af torsionsorganerne behøver ikke nødvendigvis at være anbragt i elementernes rulningsretning, som det er vist i fig. 5, men kan også være anbragt vinkelret på den nævnte rulningsretning, 5 således som det er vist i fig. 7. Det er også muligt at anbringe torsionsorganerne i begge disse retninger, altså som en kombination af det i fig. 5 og 7 viste.

I fig. 8 er der vist et udførelseseksempel, hvor hvert en-10 kelt torsionsorgan 14 er korsformet og fremstillet af passende fjederstålmateriale. Det korsformede organ har et centralt midterparti 18 til optagelse af et element 11 henholdsvis 12 på hver sin fra hinanden vendende plane side. Elementerne tilhører ikke samme elementpar men indgår i 15 hver sit par. De uden for elementerne beliggende felter 19, dvs. korsets ene armpar, er begge bøjet i en vinkel mod det centrale midterparti, medens de andre felter 20 er bøjet i modsat retning i forhold til armene 19. Armenes 19, 20 endepartier, som hensigtsmæssigt er forsynet med en 20 vandret kant 21, er beregnet til at forbindes med det nærmest beliggende torsionsorgans arme. Forbindelsen mellem armene kan være permanent, fx ved hjælp af svejseforbindelser, men andre forbindelsesmåder er mulige, fx skrueforbindelser.

25

Som det fremgår af fig. 8, er hvert andet elementpars rulningsretning drejet 90° i forhold til hinanden, så at armene 19 henholdsvis 20 altid er beliggende i rulningsretningens forlængelse. Til opnåelse af en endnu stivere kon-30 struktion kan der mellem hvert elementpar 11,12 være anbragt en plan skive 22, hensigtsmæssigt af fjederstål, som med begge sine ender er fast forbundet med enderne af armene 19 henholdsvis 20, som det fremgår af fig. 9. Eventuelt kan felterne 19 og 20 være udformet med i pladen indsatte 35 afstivninger, således som det er antydet i to felter.

- 6 -

DK 163572 B

Fig. 10 viser en udførelsesform, hvor man opnår den samme høje stivhed som i fig. 9, men uden påvirkning af bøjeligheden af armene. Dette er sket ved, at skiven 22 i fig. 9 er blevet erstattet med en skiveformet ramme 23, som i no-5 gen afstand omgiver elementparret 11,12. Rammen er på samme måde som skiven 22 fast forbundet med armene 19 henholdsvis 20 til to i nærheden beliggende torsionsorganer 14.

10 En yderligere variant af torsionsorganerne er vist i fig.

11, hvor organerne har delvis bælgform. Hvert organ 14 omfatter en plan fx ottekantet skive 24, som på samme måde som de korsformede organer ifølge fig. 8-10 er anbragt mellem to til hver sit elementpar hørende elementer. I rul-15 ningsplanens forlængelse er der mellem to ved siden af hinanden anbragte skiver 24 anbragt i tværsnit V-formede forbindelsesstykker 25, som med deres ender 27 er fast forbundet med skivernes 24 kantpartier 26.

20 i fig. 12 er der vist en modificeret udførelsesform af anordningen ifølge fig. 11, hvor de faste forbindelser ved kantpartierne 2 henholdsvis enderne 27 er erstattet af ledforbindelser 28,29, fx af pianohængseltypen.

25 i stedet for at skiverne 24 er forbundet med forbindelsesstykkerne 25, kan disse direkte ledbart lejres i elementerne 11 og 12, således som det er vist i udførelseseksemplet i fig. 13. Ved elementernes 11,12 lige over hinanden anbragte sidekanter findes der ledbart anbragte torsionsorga-30 ner 14, som består af to hængselhalvdele 30 og 31.

yderligere en udførelsesvariant er vist i fig. 14. Ved elementernes 11 og 12 gavlsider 32 og 33 findes der på · tværs af elementernes rulningsretning, ved rullefladens be-35 gyndelses- og slutende fast anbragte tappe 34, der tjener som lejeaksler for torsionsorganerne 14, som i dette udførelseseksempel udgøres af stålbånd 35, som i begge ender

DK 163572 B

- 7 - har øskener, som passer omkring tappene 34.

I fig. 15 er der endelig vist en udførelsesform, hvor en gruppe af elementer har sammenhængende torsionsorganer 14 i 5 form af en i tværsnit fortrinsvis cirkulær bælg, hvis bukkede bælgvægge 38 er fremstillet af et stift materiale. I dette udførelseseksempel er kun det første og det sidste element i gruppen forbundet med bælgens endestykker 36 og 37, idet kablernes 10 ender 39 er forbundet med endestykket 10 36.

Opfindelsen er ikke begrænset til de viste og beskrevne udførelsesformer, men flere variationer er mulige inden for kravene. Således kan elementerne 11,12 være arrangeret 15 gruppevis på en sådan måde, at deres rulleflade vender i samme retning, hvilken udførelsesform kan være hensigtsmæssig, hvis robotarmen alene skal udføre en bevægelse i denne retning. I beskrivelsen og på tegningen er der kun beskrevet og vist enkeltkrumme elementer, men torsionsorganerne 20 ifølge opfindelsen kan naturligvis også anvendes til elementer med dobbeltkrumme rulleflader.

25 30 35

Claims (12)

1. Anordning til vridningsstiv forbindelse af et antal i 5 direkte eller indirekte rullekontakt med hinanden værende elementer (11,12), som tilsammen danner en robotarm eller lignende, idet elementerne er holdt sammen af og over påvirkningsorganer er styrbare med fx kabler, kendetegnet ved, at i det mindste det første og det sidste 10 element (11,12) i et elementpar eller i en gruppe af elementer er forbundet med hinanden ved hjælp af et i elementernes (11,12) rulningsretning (x-aksen i fig. 2) bøjeligt og/eller ledbart torsionsorgan (14), som på tværs af rulningsretningen har stor stivhed. 15

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at elementerne (11,12,15) parvis, med deres rulleflader (13) vendende mod hinanden, er forbundet med hinanden ved hjælp af mindst et i en første retning bøjeligt og/eller 20 ledbart og i en anden retning på tværs af den første retning stift fortrinsvis skiveformet torsionsorgan (14).

3. Anordning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hvert torsionsorgan (14) udgøres af mindst et bånd, for- 25 trinsvis et stålbånd, hvis ender begge er fastgjort til i det mindste det første og det sidste element (11,12 henholdsvis 15) i et elementpar eller i en gruppe af elementer ved eller i nærheden af den pågældende rulleflades begyndelses- eller slutende. 30

4. Anordning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at torsionsorganet (14) omfatter flere bånd (14a,14b,14c), som skiftevis er forbundet med de respektive elementer (11, 12,15). 35

5. Anordning ifølge krav 1-2, kendetegnet ved, at torsionsorganets (14) moment- og kråftoptagende dele er DK 163572B - 9 - beliggende uden for elementerne (11,12).

6. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at torsionsorganet (14) udgøres af i det mindste en bælg, hvis bukkede bælgvægge (38) er fremstillet af et stift ma- 5 teriale.

7. Anordning ifølge krav 2 og 5, kendetegnet ved, at torsionsorganet (14) udgøres af fra hver sit element (11,12) i et elementpar udgående skiver (18,19), 10 som uden for elementerne (11,12) er fast (21) eller ledbart (28,29) forbundet med hinanden.

8. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at organerne (14) er korsformede eller udformet med et cen- 15 trait parti (18) anbragt mellem to til hver sit elementpar hørende elementer (12,11), at de korsformede organers to armpar (19,20) er bukket i indbyrdes modsatte retninger, og at hvert armpar er forbundet med hver sit tilsvarende nærmest beliggende organs arme. 20

9. Anordning ifølge krav 8, kendetegnet ved, at der mellem elementerne (11,12) i hvert elementpar er anbragt en i hovedsagen plan skive (22), som med sine ender er forbundet med de korsformede organers arme (19,20). 25

10. Anordning ifølge krav 8, kendetegnet ved, at der mellem organernes (14) med hinanden forbindelige over for hinanden beliggende korsarme (19,20) er fastgjort en skiveformet ramme (23), som strækker sig rundt om et 30 elementpar (11,12).

11. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at hvert organ (14) udgøres af en i hovedsagen plan skive (24) anbragt mellem to til hver sit elementpar (11,12) hø- 35 rende elementer (12,11), og at skiverne (24) i rulningsplanens forlængelse er forsynet med V- eller bælgformede for- - 10 - DK 163572B bindelsesstykker (25).

12. Anordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der ved elementernes (11,12) gavlsider (32,33) findes i 5 hovedsagen på tværs af elementernes rulningsretning (x), ved rullefladernes (13) begyndelses- og slutende anbragte tappe (34) eller lignende, til hvilke der er fastgjort torsionsorganer (14), som fortrinsvis forbinder elementerne i hvert elementpar over kors. 10 15 20 25 30 35