DK168277B1 - Armmekanisme - Google Patents

Description

i DK 168277 B1

Den foreliggende opfindelse angår en armmekanisme, der er beregnet til at bevæge og positionere en første basisdel i forhold til en anden basisdel, hvilken armmekanisme omfatter i det mindste tre arme, der kan forlænges og forkortes på en styret måde, idet armene 5 er frit svingelige i deres fastgørelser på den anden basisdel, medens én fastgørelse på den første basisdel er fast, og en af armene er vridningsstiv. En sådan mekanisme kendes fra norsk fremlæggelsesskrift nr. 148216.' Som eksempler på anvendelsen af en sådan armmekanisme skal nævnes industrirobotter, borerigge til tunneller 10 og gruber, indstillingsmekanismer til antenner.

Som andre eksempler på kendt teknik skal nævnes: US-PS nr. 3.215.391, der viser en armmekanisme, der kan bruges til 15 f.eks. justering af stillingen af en antenne, der således udgør den ene basisdel, idet den anden ende af armene er fastgjort til f.eks. en plade eller lignende, som kan være stationær eller f.eks. fastgjort til et køretøj. Armene er stift fastgjort i hver basisdel og udgøres af teleskopiske arme, der på midten har universalled. Dette 20 muliggør, at den ene basisdel kan svinge om to af universalleddene i forhold til den anden basisdel, idet svingningsbevægelsen styres ved forlængelse eller forkortelse af den arm, hvis universalled ikke ligger i svingningsaksen. Desuden er det muligt at parallel forskyde basisdelene i forhold til hinanden ved at forlænge og forkorte 25 armene. Mulighederne for indbyrdes bevægelse af basisdelene er således meget begrænset.

US-PS nr. 3.374.977 viser en lignende armmekanisme, som er beregnet til antenneindstilling. Mekanismen omfatter fire arme, der ved deres 30 ender er fastgjort til to basisdele. Disse fire arme, som kan forlænges og forkortes, har universal!ed i hver ende og fastgørelser i hjørnerne af lige store kvadrater, og en femte arm, der har en fast længde og universalled i hver ende, er fastgjort til basisdelene i midten af de nævnte kvadrater.

35

Basisdelene kan indstilles frit med hensyn til indbyrdes retning, men den indbyrdes indstilling er begrænset ved, at den femte arm opretholder en fast afstand mellem basisdelenes midterpartier.

Λ

Mindst to af de arme, der kan ændres, hvad angår længden, skal 2 DK 168277 B1 aktiveres samtidig. Armmekanismen er desuden statisk ubestemt og ikke vridningsstiv, når armene er lige lange.

US-PS nr. 3.288.421 viser også en armmekanisme, der er beregnet til 5 at bevæge en basisdel i forhold til en anden, og muliggør både indbyrdes vinkel indstilling og parallelforskydning. Mekanismen omfatter seks arme, og enderne af disse arme er to og to lejret i samme drejningspunkt, således at armene forløber i zig-zag-mønster mellem basisdelene. Mekanismen forudsætter, at begge basisdelene har 10 forholdsvis stor udstrækning, og antallet af arme er forholdsvis stort. Den„relative'bevægelse mellem basisdelene er meget begrænset.

Det nævnte norske fremlæggelsesskrift nr. 148.216 viser et værktøj på den frie ende af armmekanismen. Dette værktøj, som naturligvis 15 kan være af en anden konstruktion end vist i skriftet, er fast monteret på den første basisdel og kan følgelig kun udføre bevægelser, der bestemmes af bevægelserne af denne basisdel. Til nogle anvendelser er mulighederne for bevægelse af værktøjet for begræn set. Den nævnte basisdel og følgelig også værktøjet er fast forbun-20 det med enden af den ene arm og kan derfor kun foretage svingnings- j bevægelser om den anden basisdel, om svingningslejringen af denne I arm på den anden basisdel, eventuelt kombineret med bevægelse hen mod eller bort fra den anden basisdel. Med andre ord følger værktøjet hele tiden alle den første basisdels bevægelser. GB patentan-25 søgning nr. 2143498 viser en lignende mekanisme, som den der er vist i norsk fremlæggelsesskrift nr. 148216. Endvidere viser GB ansøgningen et værktøj eller en værktøjsholder, som kan svinge og dreje på den frie ende af en hovedarm eller søjle. Den inderste ende af hovedarmen indeholder motorer til drejning af teleskopstænger.

30 Formålet med stængerne er at overføre drejningsmoment til at bevirke forskellige arter af bevægelse af værktøjet eller værktøjsholderen. Enderne af stængerne modsat motorerne har følgende organer til at bevirke de nævnte bevægelser: a) snekkeskruer og et tandhjul, b) et tandhjulsdrev, et kronhjul og et tandhjul og c) en med gevind 35 forsynet aksel, der strækker sig gennem en med gevind forsynet muffe. Stængerne er teleskopiske for at kunne tilpasse sig til den variable længde af hovedarmen. En vis frigang vil forefindes i teleskopforbindelsen. Endvidere vil en vis snoning af stængerne Λ finde sted, når de overfører drejningsmoment. Følgelig vil DK 168277 B1 3 drejningen af de yderste ender af stængerne afvige fra drejningen af deres inderste ender forårsaget af motorerne. Endvidere er organerne til at bevirke bevægelserne af værktøjet eller værktøjsholderen beliggende i en afstand fra svingningsaksen for værktøjet eller 5 værktøjsholderen, som er lille i forhold til længden af værktøjet eller værktøjsholderen, og organerne vil skulle kunne modstå kræfter, som er betydeligt større end de kræfter, der virker på værktøjet eller værktøjsholderen. Den kendte mekanisme medfører således de ulemper, at overførslen af drejningsbevægelse fra motorerne 10 finder sted med en vis unøjagtighed, og at forholdet mellem de kræfter, der virker på værktøjet eller værktøjsholderen, og de kræfter, som organerne til at bevirke bevægelse skal modstå, er ugunstigt.

15 Armmekanismen ifølge den foreliggende opfindelse er ejendommelig ved, at i det mindste én ydre hjælpearm med indstillelig længde er forbundet med en af armene over et led, medens den anden ende af hjælpearmen er forbundet med den tredie basisdel over et andet led for at tillade svingningsbevægelse af den tredie basisdel i forhold 20 til den første basisdel ved hjælp af skubbe- eller trækkræfter, som udøves af hjælpearmen eller -armene.

Derved opnås, at bevægelsen af den tredie basisdel kan finde sted med stor nøjagtighed, og at kræfter, som virker på den tredie 25 basisdel, overføres til hjælpearmen eller -armene under et gunstigt forhold.

For anvendelser af armmekanismen i tilfælde, hvor det er væsentligt at opnå en mest mulig nøjagtig positionering af basisdelene i 30 forhold til hinanden, kan armmekanismen forsynes med organer til måling af armenes virkelige længde, dvs. således at eventuelle elastiske forlængelser eller forkortelser af armene på grund af de optrædende belastninger, indgår i målingen. De målte værdier kan sammenlignes med de ønskede værdier, og der kan foretages korrek-35 tioner af armenes længder.

Armene kan f.eks. være hydrauliske cylindre, og det er muligt at benytte programmeret styring på samme måde som for kendte typer Λ robotter. De målte værdier for armenes længde kan tilføres DK 168277 B1 4 styresystemet, som kontinuerligt foretager korrektioner på basis af de målte værdier.

Armmekanismen kan realiseres med kun tre hovedarme, hvoraf dene ene 5 skal kunne overføre bøjningsmomenter. Den samme arm eller en af de øvrige skal kunne overføre drejningsmomenter.

En arm er derfor fast forbundet med den første basisdel, og de to dele af armen, som kan forskydes indbyrdes for længdeændring af 10 armen, kan være hindret i indbyrdes drejning. Til den anden basisdel er armen fastgjort'således, at den kan svinge i alle planer, men uden at den kan dreje i forhold til den anden basisdel. Alternativt kan den nævnte arm altså blot være indrettet til overføring af bøjningsmomenter og ikke drejningsmomenter, idet disse overføres 15 gennem en anden arm.

Armene kan også udgøres af andet end cylindre og stempel stænger, f.eks. elektrisk drevne arme, f.eks. efter solenoideprincippet eller ved hjælp af en gevindstang, som skrues i forhold til en bøsning.

20

Det er ikke nogen absolut forudsætning, at armenes forkortelse og forlængelse kan reguleres inden for to ydergrænser. En armmekanisme i henhold til opfindelsen kan også anvendes således, at en eller flere af armene kun kan udføre deres fulde slaglængde, dvs. at 25 bevægelsen ikke kan standses i nogen mellemstilling. Armmekanismen kan i så tilfælde anvendes til f.eks. at flytte genstande mellem faste punkter, idet den indbyrdes beliggenhed af punkterne bestemmes af armenes største og mindste længde.

30 Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til et udførelseseksempel, der er vist på den vedføjede tegning. I eksemplet er de arme, der kan forlænges og forkortes, vist som cylindre med stempel stænger, men som nævnt kan armene være udformet på gange anden måde.

35

Tegningen viser en udførelsesform med fire arme mellem to basisdele.

Tre af armene kan forlænges og forkortes, medens den fjerde arm, som er i fast forbindelse med den ene basisdel, hele tiden indtager en Λ længde, der bestemmes af de øvrige tre arme, og har således ikke DK 168277 B1 5 organer til tvangsdrevet længdeændring. Den fjerde arm er desuden vridningsstiv.

Den viste armmekanisme omfatter tre arme 1,2 og 3, der er anbragt 5 hovedsageligt i hjørnekanterne til en pyramide. Disse tre arme er med en ende fastgjort til hver basisdel 4,6 over kugle- eller universalled 5, og hver arm kan forlænges og forkortes. Armmekanismen omfatter desuden en fjerde arm 7. Armen 7 er fastgjort til basisdelen 4 ved hjælp af et universalled 5, medens den anden ende 10 af armen 7 er stift forbundet med basisdelen 6. Desuden kan armen 7 overføre drejningsnlomenter. Dette er antydet ved, at armens stangparti er riflet, idet riflerne ("splines") føres i tilsvarende udsparinger i cylinderdelen. Armen 7 er ikke tilkoblet noget system til tvangsdrevet længdeændring, idet armens længde uden videre 15 tilpasser sig længdeændringerne, som sker, hvad angår de øvrige arme 1,2 og 3.

Armmekanismen kan desuden være forsynet med ikke viste organer til indikering af armene 1,2 og 3's virkelige længde.

20

Armen 7 vil overføre både bøjningsmomenter og drejningsmomenter. Armene 1,2 og 3 vil kunne udsættes for træk og tryk, og måling eller indikering af armenes virkelige længde giver derfor et entydigt udtryk for positionen af værktøjet i forhold til basisdelen 4 Iler 25 af den indbyrdes position af de to basisdele 4 og 6.

Den arm, der kan overføre drejningsmomenter, kan have til opgave at hindre indbyrdes drejning af basisdelene, men kan også benyttes til at tilvejebringe en styret indbyrdes drejning mellem basisdelene. En 50 sådan drejning er mulig på grund af leddene ved hver ende af de øvrige arme, og indbyrdes drejning af basisdelene kan udføres i en sådan udstrækning (drejningsvinkel), at armene spærres af hinanden. Drejningsvinklen kan således blive meget stor, Under en sådan drejning vil basisdelene, forudsat at de med led forsynede armes 55 længde holdes konstant, nærme sig hinanden mere og mere til begge sider for en normalstilling, hvor afstanden mellem basisdelene er maksimal. Hvis drejningen starter med armene lidt forkortet, kan afstanden mellem basisdelene holdes konstant under drejningen, ved Λ at armene forlænges gradvis. Armen, der bevirker drejningen, DK 168277 B1 6 indtager hele tiden den nødvendige længde.

Der er mange muligheder for at overføre det nødvendige drejningsmoment for en sådan drejning. F.eks. kan en servomotor være anbragt i 5 dene ene basisdel for at dreje enden af armen, der kan overføre drejningsmoment, i forhold til vedkommende basisdel. Den relative drejning kan også ske i selve armen ved, at der er anbragt organer til styret indbyrdes drejning af to dele af armen.

10 Ved den viste udførelsesform kan en sådan drejning som nævnt i det foregående realiseres ved, at den tykke del af armen 7 indeholder en servomotor, der kan dreje den tynde del af armen i forhold til den tykke del, således at basisdelen 6 drejer i forhold til basisdelen 4. Drejeudslåget vil blive begrænset af, at armene 1,2,3 kommer i 15 berøring med hinanden.

Den i det foregående beskrevne armmekanisme svarer til den armmekanisme, der fremgår af norsk fremlæggelsesskrift nr. 148.216.

20 I det viste eksempel er der mellem armen 7 og en tredie basisdel 15 anbragt hjælpearme 12 og 13. Den tredie basisdel 15, der kun er vist skematisk som en cylinder, er fastgjort til basisdelen 6 ved hjælp af et led 16, enten et hængsel eller et kugle- eller universalled, og hjælpearmene 12 og 13 er i det viste eksempel fastgjort via 25 holdere 8,9 og 10,11 på henholdsvis armen 7 og den tredie basisdel 15. Hjælpearmene 12 og 13 er teleskopiske og ledforbundet med holderne 8,9,10 og 11, og længden af hjælpearmene kan reguleres. Det vil forstås, at alle holderne 8,9,10 og 11 vil følge bevægelserne af armen 7, så længe hjælpearmene 12 og 13 har konstant længde. Derved 30 styres bevægelserne af den tredie basisdel 15 kun af armene 1,2,3 og 7. Forlængelser og forkortelser af armene 12 og 13 medfører i tillæg svingningsbevægelse af den tredie basisdel 15 omkring leddet 16.

Den tredie basisdel og dermed også værktøjet har fem frihedsgrader 35 for bevægelse. En sjette frihedsgrad kan opnås ved, at værktøjet 14 kan rotere i forhold til den tredie basisdel 15, som er vist skematisk som en kort cylinder, medens værktøjet 14 er vist skematisk som en langstrakt tyndere cylinder.

4« 7 DK 168277 B1 I den viste udførelsesform er armen 7 endevendt i forhold til armene 1,2 og 3. Dette er alene gjort af praktiske grunde, når armene udgøres af cylindre med stempler og stempel stænger. Anbringelsen af armene 1,2 og 3's cylindre nærmest basisdelen 4 bevirker, at massen 5 af de bevægelige dele bliver lille, og at cylindrene optager plads dér, hvor der er mest plads til rådighed. Armen 7 er anbragt med sin cylinder nærmest den tredie basisdel 15, fordi det er mest hensigtsmæssigt at montere holderne 8 og 9 på en cylinder i stedet for på en væsentligt tyndere stempelstang.

10

Opfindelsen kan realiseres med kun én hjælpearm, forudsat at leddet 16 er et hængselsled med kun én hængselsakse. Dette mindsker imidlertid antallet af frihedsgrader.

15 I alle tilfælde skal leddet 16 kunne overføre drejningsmomenter, idet den tredie basisdel 15 ikke må kunne dreje frit i forhold til den første basisdel 6.

20 25 30 35 Λ

Claims (4)

8 DK 168277 B1 PATENTKRAV.

1. Armmekanisme, der er beregnet til at bevæge og positionere en første basisdel (6) i forhold til en anden basisdel (4), hvilken 5 armmekanisme omfatter i det mindste tre arme (1,2,3,7), der er beliggende med deres ender ved den anden basisdel (4) ved hjørnerne af en første polygon og med deres ender ved den første basisdel (6) ved hjørnerne af en anden polygon for således at danne en konstruktion svarende til en pyramidestub, og som kan forlænges og forkortes 10 på en styret måde, hvilke arme er frit svingelige i fastgørelser (5) på den anden basisdel, medens én fastgørelse på den første basisdel er stiv, en af armene er vridningsstiv, og en tredie basisdel (15), som er indrettet til at holde et værktøj, er forbundet med den første basisdel (6) over et led (16), kendetegnet ved, at 15 i det mindste én hjælpearm (12,13) med indstillelig længde, og som er beliggende i det mindste delvis udenfor pyramiden, som er dannet af i det mindste tre arme (1,2,3,7), er forbundet med en af armene (7) over et led, medens den anden ende af hjælpearmen er forbundet med den tredie basisdel (15) over et andet led for at tillade 20 svingningsbevægelse af den tredie basisdel (15) i forhold til den første basisdel (6) ved hjælp af skubbe- og trækkekræfter, som udøves af hjælpearmen eller -armene (12,13).

2. Armmekanisme ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den 25 omfatter to hjælpearme (12,13), og at leddet (16) er et kugle- eller universalled.

3. Armmekanisme ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den omfatter én hjælpearm, og at leddet er et hængselsled med én sving- 30 ningsakse.

4. Armmekanisme ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at værktøjet (14) eller en værktøjsholder er lejret for rotation i forhold til den tredie basisdel (15). 35 Λ