ES2255842B1 - BAR UNION BOARD. - Google Patents
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Abstract
Junta de unión de barras con movimiento independiente entre ellas de aplicación en sistemas mecánicos y estructuras adaptativas de geometría variable que permite la unión de hasta seis barras, siendo algunas de ellas barras actuadoras de longitud variable. La junta de unión de barras comprende un cilindro central alrededor del cual giran dos piezas a las que se unen las barras actuadoras, introduciendo dos pares de rotación, y dos piezas en los extremos de dicho cilindro a las que se unen las barras a través de una serie de rótulas, cada una de las cuales introduce un par esférico.Joint of bars of bars with independent movement between them of application in mechanical systems and adaptive structures of variable geometry that allows the union of up to six bars, some of them being actuator bars of variable length. The bar joint joint comprises a central cylinder around which two parts rotate to which the actuator bars are attached, introducing two rotation pairs, and two pieces at the ends of said cylinder to which the bars are joined through a series of ball joints, each of which introduces a spherical pair.
Description
Junta de unión de barras.Joint bar joint.
La presente invención se refiere a una junta de unión de barras con movimiento independiente entre ellas para estructuras y mecanismos. Este tipo de uniones se utilizan comúnmente en las estructuras adaptativas de geometría variable, esto es, la unión de las barras debe realizarse de manera que permita el movimiento de la estructura.The present invention relates to a gasket of union of bars with independent movement between them to structures and mechanisms These types of joints are used commonly in adaptive variable geometry structures, that is, the joining of the bars must be done so that allow the movement of the structure.
El objetivo de la invención es desarrollar una unión compacta de este tipo que permita la unión de hasta seis barras incluyendo barras actuadoras de longitud variable.The objective of the invention is to develop a compact union of this type that allows the union of up to six bars including variable length actuator bars.
Las estructuras adaptativas de geometría variable son sistemas mecánicos capaces de modificar su geometría y propiedades mecánicas con objeto de adaptarse a diferentes solicitaciones y condiciones de funcionamiento. Estas estructuras están constituidas por barras de longitud fija en combinación con barras actuadoras, que son barras cuya longitud varía en función de algún accionamiento tal como un motor eléctrico.Adaptive geometry structures variable are mechanical systems capable of modifying their geometry and mechanical properties in order to adapt to different solicitations and operating conditions. These structures they consist of fixed length bars in combination with actuator bars, which are bars whose length varies depending on some drive such as an electric motor.
Las estructuras adaptativas de geometría variable se aplican como parte constitutiva de máquinas herramienta, manipuladores y robots, así como en el sector aeroespacial, donde se utilizan para el despliegue de antenas o paneles solares. Todas estas aplicaciones requieren un grado de precisión muy elevado, motivo por el cual es necesario que la junta de unión de las barras constitutivas de la estructura cumpla con exactitud la posición teórica de unión de las barras, por lo que es conveniente que dicha junta de unión disponga de varios pares de rotación y pares esféricos.Adaptive geometry structures variable apply as a constituent part of machine tools, manipulators and robots, as well as in the aerospace sector, where used for the deployment of antennas or solar panels. All these applications require a very high degree of precision, why it is necessary that the joint of bars constitutive of the structure exactly meets the position theoretical union of the bars, so it is convenient that said joint board have several rotation pairs and pairs spherical
Por el documento WO 03/059581 se conoce un robot industrial que cuenta con un eje central a cuyo extremo inferior se unen tres barras. La unión de dos de estas barras al eje se realiza por elementos anulares que permiten la rotación de dichas barras alrededor del eje central mientras que la tercera de las barras se une por medio de un elemento anular similar a los anteriores a una pieza cilíndrica dispuesta perpendicularmente al eje. El hecho de que la unión cuente solamente con tres barras y que no cuente con ningún par esférico limita su aplicación a estructuras determinadas, tales como el robot que se describe en dicho documento.From WO 03/059581 a robot is known industrial that has a central axis whose lower end is Join three bars. The union of two of these bars to the axis is carried out by annular elements that allow the rotation of said bars around the central axis while the third of the bars are joins by means of an annular element similar to the previous ones to a cylindrical part arranged perpendicular to the axis. The fact of that the union has only three bars and that does not have no spherical pair limits its application to certain structures, such as the robot described in that document.
En el documento español ES 2 006 544, también relativo a un robot, se describe una estructura adaptativa constituida a partir de una serie de módulos con articulaciones de tipo rótula para las barras. Cada unión introduce cuatro pares esféricos, si bien no introduce ningún par de rotación y por tanto limita los movimientos que es capaz de realizar el robot.In the Spanish document ES 2 006 544, also relative to a robot, an adaptive structure is described constituted from a series of modules with articulations of type ball joint. Each union introduces four pairs spherical, although it does not introduce any rotation torque and therefore It limits the movements that the robot is capable of performing.
A partir de estos documentos parece necesario desarrollar una junta de unión para piezas que introduzca en la estructura tanto pares de rotación como pares esféricos. Asimismo es deseable que dicha unión permita ensamblar un número elevado de barras sin que ello conlleve una pérdida importante de espacio.From these documents it seems necessary develop a joint joint for parts that you insert into the structure both rotation pairs and spherical pairs. That's it it is desirable that said union allows assembling a large number of bars without this entails a significant loss of space.
El objeto de la presente invención es desarrollar una unión de barras adecuada para su aplicación en estructuras adaptativas de geometría variable de manera que se cumpla con exactitud la posición teórica de cada uno de los puntos de unión de barras, permitiendo así su utilización en robots, máquinas herramienta y otros mecanismos a los que se les exige un elevado grado de precisión en sus movimientos.The object of the present invention is develop a suitable bar joint for application in adaptive structures of variable geometry so that it exactly meet the theoretical position of each of the points of union of bars, allowing like this his use in robots, machine tools and other mechanisms that are required to high degree of precision in their movements.
La junta de unión de barras con movimiento independiente entre ellas que constituye el objeto de esta invención trata de suplir las carencias de las juntas de unión conocidas hasta el momento. En este sentido, esta junta permite la unión en un solo punto de hasta seis barras constitutivas de una estructura, siendo algunas de ellas barras actuadoras de longitud variable en función del accionamiento de un motor eléctrico unido a un husillo de precisión.The joint bar joint with movement independent among them that constitutes the object of this invention try to make up for the lack of known joint joints until the moment. In this sense, this joint allows the union in a single point of up to six bars constituting a structure, being some of them variable length actuator bars depending on of the drive of an electric motor attached to a spindle of precision.
Es asimismo deseable que la unión de las barras sea compacta, es decir, que se consiga efectuar en un espacio reducido. De esta manera la junta de unión será aplicable en estructuras y mecanismos de dimensiones reducidas. Esto se consigue en la presente invención mediante la combinación de distintas uniones con movimiento relativo, tales como uniones tipo rótula o uniones entre piezas con movimiento de rotación entre sí.It is also desirable that the union of the bars be compact, that is to say, that it can be done in a space reduced. In this way the union joint will be applicable in structures and mechanisms of reduced dimensions. This is achieved in the present invention by combining different joints with relative movement, such as ball joints or joints between parts with rotation movement with each other.
La junta de unión de barras objeto de esta
invención consiste básicamente en una pieza cilíndrica central
alrededor de cuyo eje rotan dos piezas que sirven como elemento de
unión con las barras actuadoras. Cada una de estas dos piezas de
unión introduce un par de rotación en la unión en su movimiento
alrededor del cilindro central. En la parte superior del cilindro se
dispone una pieza que introduce dos pares esféricos proporcionados
por dos uniones tipo rótula o similar a las que se unen dos barras
constitutivas de la estructura. La misma configuración se repite en
la parte inferior del cilindro central, por lo que en conjunto la
junta de unión cuenta con cuatro pares esféricos (introducidos por
las rótulas) y dos pares de rotación (introducidos por las piezas
de
unión).The bar joint joint object of this invention basically consists of a central cylindrical piece around which axis rotates two pieces that serve as a connecting element with the actuator bars. Each of these two connecting pieces introduces a pair of rotation in the joint in its movement around the central cylinder. In the upper part of the cylinder there is a piece that introduces two spherical pairs provided by two ball-type joints or similar to those that join two constituent bars of the structure. The same configuration is repeated at the bottom of the central cylinder, so that together the joint has four spherical pairs (introduced by the ball joints) and two rotation pairs (introduced by the pieces of
Union).
A partir de esta configuración de la junta de unión de barras es posible evitar el grado de libertad superabundante que aparece como consecuencia del giro del cilindro central alrededor de su eje y que hace perder la estabilidad a la estructura debido a la proximidad de las rótulas tanto en la parte superior del cilindro como en su parte inferior. Para ello es posible suprimir uno de los pares de rotación, de manera que la junta de unión conserva los cuatro pares esféricos y un par de rotación.From this configuration of the board of union of bars it is possible to avoid the degree of freedom superabundant that appears as a result of the rotation of the cylinder central around its axis and that makes the stability of the structure due to the proximity of the kneecaps both in the part upper cylinder as in its lower part. To do this it is possible to suppress one of the rotation pairs, so that the joint gasket retains the four spherical pairs and a pair of rotation.
Ventajosamente, como se ha adelantado, la junta de unión permite vincular seis barras, si bien es posible su utilización en uniones de menos barras. La presente invención destaca en esta sentido por su adaptabilidad a multitud de aplicaciones.Advantageously, as advanced, the board of union allows to link six bars, although its use in joints with fewer bars. The present invention stands out in this regard for its adaptability to many Applications.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to an example preferred practical implementation of it, is accompanied as integral part of said description a set of drawings where for illustrative and non-limiting purposes the next:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de la junta de unión de barras objeto de esta invención.Figure 1.- Shows a perspective view of the bar joint joint object of this invention.
Figura 2.- Muestra una vista explosionada de la junta de unión de barras.Figure 2.- Shows an exploded view of the bar joint.
Figura 3.- Muestra el despiece de la unión barra-rótula.Figure 3.- Shows the exploded view of the union kneecap.
Figura 4.- Muestra una estructura adaptativa de geometría variable en la que se ha aplicado la junta de unión de barras objeto de esta invención.Figure 4.- Shows an adaptive structure of variable geometry in which the joint joint of bars object of this invention.
A la vista de las figuras se puede observar en las mismas un ejemplo de realización de la invención, que consiste en una junta de unión de barras (1) que comprende un cilindro central (2) que sirve de soporte a las piezas de unión (3 y 4) y a las piezas superior (5) e inferior (6). Cada una de las piezas de unión (3 y 4) sirve como vínculo a una barra actuadora (7) de la estructura, mientras que las barras (8) de longitud fija se unen a la junta a través de las piezas superior (5) e inferior (6), como se verá más adelante.In view of the figures can be seen in an exemplary embodiment of the invention, consisting of in a bar joint (1) comprising a cylinder center (2) that supports the connecting parts (3 and 4) and a the upper (5) and lower (6) pieces. Each of the pieces of union (3 and 4) serves as a link to an actuator bar (7) of the structure, while the fixed length bars (8) join the gasket through the upper (5) and lower (6) pieces, as will see later.
Alrededor del cilindro central (2) que, como indica su nombre es una pieza de forma cilíndrica, gira la pieza de unión doble (3) que consiste básicamente en dos piezas anulares cuyo diámetro interior permite la introducción del cilindro central (2) y, teniendo en cuenta las tolerancias dimensionales, posibilita su giro. Estas dos piezas anulares se unen entre sí y a un elemento que sirve de vínculo con la barra actuadora (7), quedando así ésta unida a la pieza de unión doble (3), que aporta un primer par de rotación a la junta de unión de barras (1).Around the central cylinder (2) which, like indicates its name is a cylindrical shaped piece, rotate the piece of double junction (3) consisting basically of two annular pieces whose inner diameter allows the introduction of the central cylinder (2) and, taking into account dimensional tolerances, it enables turn. These two annular pieces are joined together and to an element that serves as a link with the actuator bar (7), thus being united to the double joint piece (3), which provides a first rotation torque to the bar joint (1).
Entre las dos piezas anulares constitutivas de la pieza de unión doble (3) se sitúa la pieza de unión sencilla (4) que, al igual que la anterior, rota alrededor del cilindro central (2). A esta pieza de unión sencilla (4) se une una segunda barra actuadora (7), aportando esta pieza de unión el segundo de los pares de rotación de la junta de unión de barras (1).Between the two constituent annular pieces of the double connection piece (3) is the single connection piece (4) which, like the previous one, rotates around the central cylinder (2). To this single connecting piece (4) a second bar is attached actuator (7), providing this connecting piece the second of the pairs of rotation of the bar joint (1).
La pieza superior (5) se atornilla a la parte superior del cilindro central (1) y en ella se disponen dos rótulas (9), a cada una de las cuales se une una barra (8) de longitud fija. Igualmente se atornilla a la parte inferior del cilindro central (1) la pieza inferior (6) que asimismo cuenta con dos rótulas (9). Estas cuatro rótulas (9) aportan por tanto cuatro pares esféricos a la junta de unión de barras (1).The upper part (5) is screwed to the part upper of the central cylinder (1) and there are two ball joints (9), to each of which a bar (8) of fixed length is attached. It is also screwed to the bottom of the central cylinder (1) the lower part (6) which also has two ball joints (9). These four ball joints (9) thus contribute four spherical pairs to the bar joint gasket (1).
En un ejemplo de realización de la invención se ha previsto que tanto la pieza superior (5) como la pieza inferior (6) se realicen a partir de una pieza cilíndrica a la que se corta por tres planos, estando dos de ellos orientados para ajustar las rótulas (9). La orientación de estos planos determina el ángulo de las caras en donde se insertan las rótulas (9) y corresponden a la posición óptima para permitir el máximo desplazamiento angular de las mismas. Estos desplazamientos máximos corresponden con los máximos desplazamientos de las barras actuadoras (7) de la estructura adaptativa.In an embodiment of the invention, has provided that both the upper part (5) and the lower part (6) are made from a cylindrical piece to which it is cut by three planes, two of them oriented to adjust the kneecaps (9). The orientation of these planes determines the angle of the faces where the kneecaps (9) are inserted and correspond to the optimal position to allow maximum angular displacement of the same. These maximum displacements correspond to the maximum displacements of the actuator bars (7) of the adaptive structure
Otra posible realización de la invención contempla la posibilidad de que tanto la pieza superior (5) como la pieza inferior (6) estén realizadas a partir del corte de un número de planos distinto de tres, en función del número de rótulas (9) que vayan a insertarse en cada una de estas piezas.Another possible embodiment of the invention contemplates the possibility that both the upper part (5) and the bottom piece (6) are made from the cut of a number of planes other than three, depending on the number of ball joints (9) that They will be inserted in each of these pieces.
Como se observa detalladamente en la figura 2, entre la pieza de unión doble (3) y la pieza inferior (6) se interpone un par de arandelas (10 y 11). La arandela de cierre (10) o tornillo Segher, situada sobre la pieza inferior (6), sirve para cerrar el conjunto formado por todos elementos que giran alrededor del cilindro central (2), restringiendo el movimiento axial. Esta arandela de cierre (10) se introduce en la ranura (12) que a tal efecto presenta la parte inferior del cilindro central (2). Sobre la arandela de cierre (10) se dispone una segunda arandela (11) que sirve de apoyo a la pieza de unión doble (3) en su movimiento de giro alrededor del cilindro central (2). Esta arandela (11) impide el desgaste de las piezas en contacto, en este caso la pieza de unión doble (3) y la arandela de cierre (10), ambas metálicas.As seen in detail in Figure 2, Between the double joint piece (3) and the bottom piece (6) is interposes a pair of washers (10 and 11). Lock washer (10) or Segher screw, located on the lower part (6), serves to close the set consisting of all elements that revolve around of the central cylinder (2), restricting axial movement. This lock washer (10) is inserted into the groove (12) that effect presents the lower part of the central cylinder (2). On lock washer (10) a second washer (11) is provided that serves as support to the double union piece (3) in its movement of rotation around the central cylinder (2). This washer (11) prevents wear of the parts in contact, in this case the piece of double union (3) and lock washer (10), both metallic.
La figura 3 muestra en detalle cómo se realiza la unión de cada barra (8) a la rótula (9) correspondiente en la pieza superior (5) o inferior (6), quedando así vinculada a la junta de unión de barras (1). Las barras (8) son huecas, al menos en sus extremos, lo que permite la introducción de la parte cilíndrica de un casquillo (13) que cuenta con un tetón (14) que al introducirse en un orificio (15) practicado en la zona próxima al extremo de la barra (8) fija la unión entre dicho casquillo (13) y la barra (8). Una vez introducida la parte cilíndrica del casquillo (13) en la barra (8), sólo una parte de éste sobresale y, al ser su diámetro igual al de la barra, cierra la oquedad e impide el posible deterioro de la barra (8) por introducción de agua o suciedad. Al extremo libre del casquillo (13) se une un vástago (16) de forma generalmente cilíndrica y longitud adecuada para separar convenientemente el extremo de la barra (8) de la rótula (9) a la que está unida y que no entorpezca su movimiento, lo que se consigue también gracias a los rebajes practicados en las piezas superior (5) e inferior (6), como ya se ha adelantado. El otro extremo del vástago (16) se une a la rótula (9), completándose así la unión de cada barra (8) a su rótula (9) correspondiente.Figure 3 shows in detail how it is done the union of each bar (8) to the corresponding ball joint (9) in the upper part (5) or lower (6), thus being linked to the joint of union of bars (1). The bars (8) are hollow, at least in their ends, allowing the introduction of the cylindrical part of a bushing (13) that has a stud (14) that when introduced in a hole (15) made in the area near the end of the bar (8) fixes the joint between said bushing (13) and the bar (8). Once the cylindrical part of the bushing (13) has been introduced into the bar (8), only a part of it protrudes and, being its diameter equal to that of the bar, close the cavity and prevent the possible deterioration of the bar (8) due to the introduction of water or dirt. To the free end of the bushing (13) joins a rod (16) so generally cylindrical and suitable length to separate conveniently the end of the rod (8) of the ball joint (9) to the that is united and that does not obstruct its movement, what is achieved also thanks to the recesses made in the upper parts (5) and lower (6), as already advanced. The other end of stem (16) joins the kneecap (9), thus completing the union of each bar (8) to its corresponding ball joint (9).
A pesar que se ha descrito detalladamente un modo de realización de la invención en el que la junta de unión de barras (1) cuenta con dos pares de rotación y cuatro pares esféricos, es posible disminuir el número de pares de la unión. Como se explicó anteriormente, las piezas superior (5) e inferior (6) pueden servir como elementos de unión de un número de barras (8) distinto de dos, modificándose así el número de pares esféricos de la junta. Adicionalmente, puede disminuirse el número de pares de rotación, limitándolo a un único par. Para ello basta con atornillar la pieza de unión doble (3) o bien la pieza de unión sencilla (4) a la pieza superior (5) o la inferior (6), eliminando por tanto el movimiento de rotación de la pieza de unión alrededor del cilindro central (2). De esta manera, la junta de unión de barras (1) sigue sirviendo como unión de dos barras actuadoras (7) si bien presenta un solo par de rotación y no dos, eliminando así el grado de libertad superabundante que aparece como consecuencia del giro del cilindro central (2) alrededor de su eje y que hace perder la estabilidad a la estructura por estar los pares esféricos de la pieza superior (5) muy próximos entre sí, al igual que los pares esféricos de la pieza inferior (6).Although a detail has been described in detail embodiment of the invention in which the joint gasket of Bars (1) has two rotation pairs and four pairs spherical, it is possible to decrease the number of junction pairs. How explained above, the upper (5) and lower (6) pieces they can serve as joining elements of a number of bars (8) different from two, thus modifying the number of spherical pairs of board. Additionally, the number of pairs of rotation, limiting it to a single pair. To do this, just screw the double connection piece (3) or the single connection piece (4) a the upper part (5) or the lower part (6), thus eliminating the rotation movement of the connecting piece around the cylinder central (2). In this way, the bar joint (1) follows serving as a union of two actuator bars (7) although it presents a single rotation pair and not two, thus eliminating the degree of superabundant freedom that appears as a result of the turn of the central cylinder (2) around its axis and which causes the stability to the structure for being the spherical pairs of the top piece (5) very close to each other, like the pairs spherical lower part (6).
Claims (5)
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Publications (2)
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| ES2255842A1 ES2255842A1 (en) | 2006-07-01 |
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Family Applications (1)
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| ES200402628A Active ES2255842B1 (en) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | BAR UNION BOARD. |
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Date of ref document: 20060701 Kind code of ref document: A1 |
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