FI76951C - Anordning foer vridstyv foerbindelse av i en robotarm eller liknande ingaoende element. - Google Patents

Description

1 76951

Laite elementin kiertymätöntä liittämistä varten robotti- käsivarressa tai vastaavassa

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite useiden 5 elementtien kiertymätöntä liittämistä varten välittömään tai välilliseen kosketukseen toistensa kanssa, näiden elementtien muodostaessa yhdessä robottikäsivarren tai vastaavan, jolloin näitä elementtejä pidetään yhdessä ja voidaan siirtää voimansiirtolaitteiden, esimerkiksi nuo-10 rien avulla.

Keksinnön taustaa

Ruotsalaisissa patenttijulkaisuissa 7902366-9 ja 8001998-7 selostetaan robottikäsivartta, jolle on erityi-15 sen tunnusomaista suuri joustavuus eri tasoilla, jolloin sen kyky erilaisten esteiden kiertämisessä on huomattava. Se voidaan täten asettaa kaareviin tai kulmikkaisiin tiloihin, mikä aikaisemmin on ollut miltei mahdotonta. Robottikäsivar ren suuri joustavuus saavutetaan sen ansiosta, 20 että tällainen käsivarsi sisältää suuren määrän kiekkomaisia elementtejä, jotka ovat vierintäkosketuksessa toistensa kanssa.

Tämäntyyppisten robottikäsivarsien ehdottomana edellytyksenä on, että vapaan päänsä suhteellisen suuren 25 kuormituksen kantokyvyn lisäksi käsivarren on kyettävä siirtämään vääntömomentteja sekä ylläpitämään suuria kierto- tai vääntömomentteja. Nuorakäyttöisten robottikäsivarsien suhteellisen huonoa vääntökestävyyttä, mikä johtuu yksittäisten elementtien pyöreästä muodosta, on käytännös-30 sä parannettu varustamalla elementtien vierintäpinnat hampailla tai vastaavilla toisiinsa kiinnittyvillä elimillä. Kuitenkin useissa tapauksissa elementtien jokin toinen vääntölukitustapa on suotava.

35 2 76951

Keksinnön tarkoitus ja sen pääasialliset ominaisuudet

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota käyttöön laite, jonka avulla robottikäsivarren yksittäiset elementit voidaan vääntölukita siten, että ne kykenevät 5 kestämään huomattavia vääntövoimia elementtien vierintä-ominaisuuksien huonontumatta. Tämä tarkoitus saavutetaan liittämällä elementtiparin tai -ryhmän ainakin ensimmäinen ja viimeinen elementti yhteen vääntöelementin avulla, joka on joustava ja/tai nivelikäs elementtien vierintäsuunnassa 10 ja jolla on suuri jäykkyys poikittain tämän vierintäsuun-nan suhteen.

Piirustuksien kuvaus

Kuvio 1 esittää sivukuvantoa kahdesta keksinnön mukaisilla vääntöelementeillä varustetusta yhdessä toimivas-15 ta elementistä;

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista elintä perspektiivi kuvan tona ;

Kuvio 3 esittää myös perspektiivikuvantona kuvion 2 mukaisen elimen erästä muunnettua sovellutusmuotoa; 20 Kuvio 4 esittää perspektiivikuvantona muunnelmaa kuvion 1 ja 2 esittämästä vääntölukituksesta;

Kuvio 5 esittää perspektiivikuvantona elementti-parin sovellutusmuotoa, jossa vääntömomentin ja kuormituksen vastaanottavat elimet on asetettu elementtien ulkopuo-25 lelle;

Kuvio 6 esittää sivukuvantoa useista elementeistä, joiden vierintäpinnat on asetettu samansuuntaisiksi;

Kuvio 7 esittää perspektiivikuvantoa eräästä lisä-sovellutusmuodosta, jossa vääntömomentin vastaanottava 30 elin on asetettu poikittain elementin vierintäsuunnan suhteen;

Kuvio 8 esittää perspektiivikuvantoa vääntömomentin vastaanottavan elimen ristikkäisestä sovellutusmuodos-ta; 35 3 76951

Kuvio 9 esittää osittain osiinsa hajoitettua perspektiivikuvantoa kuvion 5 mukaisen muunnelman eräästä muunnetusta sovellutuksesta;

Kuvio 10 esittää osiinsa hajoitettua kuvantoa ris-5 tikkäisen vääntömomentin vastaanottavan elimen eräästä sovellutusmuodosta;

Kuvio 11 esittää perspektiivikuvantoa keksinnön mukaisen vääntömomentin vastaanottavan elimen eräästä lisä-sovellu tusmuodosta; 10 Kuvio 12 esittää osittain leikattua sivukuvantoa kuvion 8 esittämän sovellutusmuodon eräästä muunnelmasta;

Kuvio 13 esittää sivukuvantoa sovellutusmuodosta, joka on varustettu kääntyvästi liitetyillä vääntömomentin vastaanottavilla elimillä; 15 Kuvio 14 esittää perspektiivikuvantoa kahden kek sinnön mukaisilla vääntömomentin vastaanottavilla elimillä varustetun elementin eräästä lisäsovellutusmuodosta;

Kuvio 15 esittää leikattuna sivukuvantona element-tiryhmän sisältävän palkeen muodossa olevia vääntömomentin 20 vastaanottavia elimiä.

Kuvio 16 esittää perspektiivikuvantoa kuvion 8 mukaisilla vääntömomentin vastaanottavilla elimillä varustetun robottikäsivarren alaosasta. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Sovellutusmuotojen selostus 2

Kuviot 1 ja 2 esittävät sovellutusmuotoa käsittäen 3 kaksi täysin samanlaista elementtiä 11 ja 12 varustettui 4 na toisiaan vasten olevilla yksinkertaisilla kaarevilla 5 pinnoilla 13, jotka ovat vierintäkosketuksessa toistensa 6 suhteen ja liitetty toisiinsa vääntömomentin vastaanotta 7 van elimen eli vääntöelimen 14 välityksellä. Tämä elin 8 voi käsittää esimerkiksi sopivimmin jousiteräksestä teh 9 dyn teräslangan, joka on kiinnitetty yhden elementin 11 10 sivureunan yhteen päähän, tämän elementin toisen pään 11 4 76951 ollessa taas liitettynä suoraan vastakkaisesti asetetun toisen elementin 18 vastaavaan sivureunaan. Vääntöelin 14 voidaan liittää elementteihin useilla eri tavoilla, kuten hitsaamalla, niittaamalla, ruuveilla tai elementeissä ole-5 vien urien välityksellä, joihin elinten päät kiinnitetään.

Kuvatunlaisella tavalla yhdessä toimivia elementtejä, joiden vierintäpinnat 13 ovat toisiaan vasten, kutsutaan seuraavassa elementtipariksi.

Kuten kuviosta 3 näkyy, ei näitä kahta elementtiä 10 tarvitse varustaa yksin- tai kaksinkertaisilla vierintä-pinnoilla, vaan keksinnön mukaisesti on mahdollista tehdä tehdä elementti 15 esimerkiksi tasomaiseksi tai jopa hieman kuperaksi tai koveraksi kaarevuussäteen ollessa huomattavasti suurempi kuin toisen yhdessä toimivan ele-15 mentin kaarevuussäde. Kuvion 3 esittämä vääntöelin 14 on siten kiinnitetty elementin 11 sivureunaan yhdestä päästään, toisen pään ollessa taas kiinnitettynä tasomaiseen elementtiin 15.

Elementit 11, 12 ja 15 on vierintäpinnan 13 tasai-20 sella sivulla varustettu ulkonevilla osilla 16, jotka sisältävät reiät köysiä varten (kuvio 16), näiden köysien toimiessa käyttölaitteiden 9 välityksellä ja liittäessä yhteen elementtiryhmän ensimmäisen (ulomman) ja viimeisen elementin.

25 Elementtiparit voidaan tietenkin asettaa muihinkin suhteellisiin kiertoasentoihin kuin mainittuun 90° asentoon. Elementtipareja voidaan esimerkiksi kiertää vain muutamia asteita toistensa suhteen, jolloin ne muodostavat ruuvilinjan.

30 Vääntöelin 14 voidaan muodostaa ulottumaan elemen tin koko leveydelle, mutta se voidaan myös edullisesti jakaa useisiin kapeampiin kaistaleisiin, jotka on vuorot-taisesti liitetty vastaaviin elementteihin kuvion 4 esittämällä tavalla.

35 5 76951

Kuvio 5 esittää sovellutusmuotoa, jossa vääntöeli-met on asetettu elementtien 11 ja 12 ulkopuolelle. Kumpikin elementtipari sisältää kaksi vääntölevyä 14a ja 14b, joista kumpikin käsittää keskialueen 18 ja sen sivuilla olevat 5 hieman kaltevat sivualueet 19. Vääntölevyn ulkopää on varustettu kapealla kaistaleella 21, joka on pääasiassa keskialueen 18 suuntainen. Molemmat vääntölevyt 14a ja 14b on liitetty ulkoreunoissaan yhteen esimerkiksi pistehitsauksen avulla vääntöelimen 14 muodostamiseksi. Koska kes-10 kialue 18 on pääasiassa samankokoinen ja -muotoinen kuin elementtien 11 ja 12 tasainen "takapinta", nämä elementit lukittuvat kiertymistä vastaan vääntöelimen suhteen.

Tiettyjä sovellutuksia varten voi olla suotavaa asettaa elementtiryhmän vierintäpinnat kuvion 6 esittämään 15 suuntaan, ja tällaisten järjestelyjen yhteydessä on mahdollista tehdä vääntöelin 14 jatkuvaan pituuteen, niin että se ulottuu elementtiryhmän ensimmäisestä elementistä 11 viimeiseen elementtiin 12 asti.

Elementtien ulkopuolella olevien vääntöelinten osien 20 19 ei tarvitse välttämättä olla asetettuina elementtien kuvion 5 mukaiseen vierintäsuuntaan, vaan ne voidaan asettaa myös kohtisuorasti sanotun vierintäsuunnan suhteen kuvion 7 mukaisella tavalla. On myös mahdollista asettaa vääntöelimet molempiin näistä suunnista eli kuvion 5 ja 7 25 mukaiseksi yhdistelmäksi.

Kuvio 8 esittää sovellutusmuotoa, jossa kukin yksittäinen vääntöelin on ristikkäinen ja tehty sopivasta jousiteräsmateriaalista. Tällainen ristikkäinen elin sisältää keskiosan 18 elementtien 11 ja vastaavasti 12 vas-30 taanottamiseksi kummallakin vastakkaisella tasaisella sivulla. Nämä elementit eivät kuulu samaan elementtipariin, vaan vastaaviin pareihin. Molemmat elementtien ulkopuolelle asetetut osat, jotka siis muodostavat ristikkäisen elimen yhden varsiparin, ovat kaarevia tietyssä kulmassa 35 6 76951 keskiosaa 18 kohti, kun taas toiset osat 20 ovat kaarevia varsien 19 suhteen vastakkaisessa suunnassa. Varsien pää-teosat 19, 20 on tarkoitettu liitettäviksi vierekkäisen vääntöelimen varsiin. Varsien välinen liitäntä voi olla 5 pysyvä ja tehty esimerkiksi hitsaamalla, mutta muitakin liitäntämenetelmiä voidaan käyttää, kuten esimerkiksi ruuvikiinnityksiä.

Kuten kuviosta 8 voidaan havaita, on joka toisen elementtiparin vierintäsuuntaa kierrety 90° toistensa suh-10 teen, jolloin varret 19 ja vastaavasti 20 on asetettu vierintäsuunnan jatkeen suuntaisiksi. Vieläkin jäykemmän rakenteen saavuttamiseksi voidaan tasainen levy 22 asettaa kummankin elementtiparin 11, 12 väliin tehtynä sopivimmin jousiteräksestä, tämän levyn molempien päiden ollessa kiin-15 nitettyinä varsien 19 ja vastaavasti 20 päihin kuvion 9 mukaisella tavalla. Osat 19 ja 20 voidaan mahdollisesti varustaa levyjen sisään asetetuilla jäykisteillä, jotka on esitetty kahdella alueella.

Kuvio 10 esittää sovellutusmuotoa, jossa saavute-20 taan kuvion 9 mukainen suuri jäykkyys vaikuttamatta kuitenkaan varsien joustavuuteen. Tämä saadaan aikaan korvaamalla kuvion 9 mukainen levy 22 levymäisellä kehyksellä 23, joka ympäröi etäisyyden päässä elementtiparia 11, 12.

Levyn 22 tavoin tämä kehys on kiinnitetty kahden vierek-25 käisen vääntöelimen 14 varsiin 19 ja 20.

Vääntöelimien eräs lisämuunnelma on esitetty kuviossa 1 1 , jossa näkyvät elimet on tehty osittain paljemaisik-si. Kukin elin 14 sisältää esimerkiksi kahdeksankulmaisen levyn 24, joka on kuvioiden 8-10 esittämän ristikkäisen 30 osan tavoin asetettu kahden elementin väliin, jotka kummatkin kuuluvat omaan elementtipariinsa. Kahden vierekkäisen levyn 24 välisen vierintäpinnan jatkeelle on asetettu poikkileikkaukseltaan V-muotoiset liitoskappaleet, jotka on ulkoreunoistaan kiinnitetty levyjen 24 reunaosiin 26.

35 76951

Kuviossa 12 on esitetty kuvion 11 mukaisen laitteen muunnettu sovellutusmuoto, jossa kiinteän liitännät reunaosissa 27 ja ulkoreunoissa 26 on korvattu esimerkiksi pia-nosaranoiden muodostamilla nivelliitoksilla 28, 29.

5 Levyjen 24 liittämisen sijasta liitoskappaleisiin 25 ne voidaan kiinnittää elementteihin 11 ja 12 joustavan laakerin välityksellä, joka on esitetty kuvion 13 mukaisessa sovellutuksessa. Elementtien 11, 12 vastakkaisiin sivu-reunoihin on tällöin joustavasti kiinnitetty vääntöelimet 10 14. jotka käsittävät kaksi saranalaippaa 30 ja 31.

Eräs lisäsovellutusmuoto on esitetty kuviossa 14.

Sen yhteydessä elementtien 11 ja 12 päätesivuille 32 ja 33 elementtien vierintäsuunnan suhteen poikittain vierintä-pinnan alku- ja loppupäässä on kiinnitetty tapit 34, jotka 15 toimivat laakeriakseleina vääntöelimiä 14 varten, näiden elimien käsittäessä tässä sovellutusmuodossa päistään silmukoidut teräsnauhat 35, jotka sovitetaan tappeihin 34.

Kuviossa 15 on lopuksi esitetty sovellutusmuoto, jonka yhteydessä elementtiryhmä sisältää jatkuvan vääntö-20 elimen 14 poikkileikkaukseltaan sopivimmin pyöreän palkeen muodossa, jolloin taitetut paljesivut 38 on tehty jäykästä materiaalista. Tässä sovellutusmuodossa vain ryhmän ensimmäinen ja viimeinen elementti on liitetty palkeiden pääte-kappaleisiin 36 ja 37, lankojen 10 päiden ollessa liitet-25 tyinä päätekappaleeseen 36.

Keksintö ei ole rajoittunut esitettyihin ja selostettuihin sovellutusmuotoihin, vaan lukuisat muunnelmat ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten suojapiiris-tä poikkeamatta. Siten elementit 11, 12 voidaan asettaa 30 ryhmiin, niin että niiden vierintäpinta on samassa suunnassa, sanotun sovellutusmuodon ollessa tarkoituksenmukainen silloin, kun robottivarren tehtävänä on liikkua vain tässä suunnassa. Selostuksessa ja piirustuksissa on esitetty vain yksinkertaiset kaarevat elementit, mutta kek-35 sinnön mukaisia vääntöelimiä voidaan tietenkin käyttää myös kaksinkertaisilla kaarevilla vierintäpinnoilla varustettujen elementtien yhteydessä.

8 76951

Patenttivaatimukset: 1. Laite useiden elementtien (11, 12) kiertymätön-tä liitäntää varten, näiden elementtien sisältäessä yksin- 5 kertaiset kaarevat kosketuspinnat ja niiden ollessa välittömässä tai välillisessä kosketuksessa toisiinsa muodostaen yhdessä robottikäsivarren tai vastaavan, jolloin näitä elementtejä pidetään yhdessä voimalaakerointiyksi-kön välityksellä, jota voidaan käyttää esimerkiksi nuo-10 rien avulla, sanottujen elementtien tai vastaavasti ele-menttiryhmän ollessa varustettuna vääntömomentin vastaanottavilla vääntöelimillä (149, joilla on huomattava jäykkyys poikittain vierintäsuunnan suhteen, tunnettu siitä, että ainakin ensimmäinen ja vii-15 meinen elementti (11, 12) elementtiparissa tai -ryhmässä on liitetty toisiinsa vähintään yhden joustavan ja/tai elementin (11, 12) vierintäsuunnassa (x-akseli kuviossa 2) katsottuna nivelletyn ja, sanotun ensimmäisen suunnan suhteen poikittaisessa toisessa suunnassa katsottuna, jäy-20 kän nauhamaisen, levymäisen tai paljemaisen vääntöelimen (14) välityksellä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin vääntöelin (14) käsittää ainakin yhden kaistaleen, sopivimmin teräskaistaleen, 25 jonka molemmat päät on kiinnitetty vähintään ensimmäiseen ja viimeiseen elementtiin elementtiparissa tai -ryhmässä vastaavan vierintäpinnan alku- tai loppupäässä tai niiden läheisyydessä olevien elementtien (11, 12 tai 15) välityksellä.

30 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että sanottu vääntöelin (14) käsittää useita kaistaleita (14a, 14b, 14c), jotka on vuo-rottaisesti liitetty vastaaviin elementteihin (11, 12, 15) .

35 76951 9 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sanotun vääntöelimen (14) vääntömomentin ja voiman vastaanottavat osat on asetettu elementtien (11, 12) ulkopuolelle.

5 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että sanottu vääntöelin (14) käsittää vähintään yhden palkeen, jonka taitetut paljeseinät (38) on tehty jäykästä materiaalista.

6. Patenttivaatimuksien 1 ja 4 mukainen laite, 10 tunnettu siitä, että sanottu vääntöelin (14) käsittää elementtiparin kummastakin elementistä (11, 12) ulkonevat levyt (18, 19), jotka on kiinnitetty (21) tai nivelletty (28, 29) toisiinsa elementtien (11, 12) ulkopuolella .

15 7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että ristikkäiset ja keskiosan (18) sisältävät vääntöelimet (14) on asetettu kahden elementin (11, 12) väliin, joista kumpikin kuuluu omaan elementtipar iinsa , että tämän ristikkäisen elimen molemmat 20 varsiparit on taivutettu vastakkaisiin suuntiin toistensa suhteen, ja että kumpikin varsipari on liitetty vastaavan vierekkäisen vääntöelimen varsiin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kunkin elementtiparin ele- 25 menttien (11, 12) väliin on asetettu pääasiassa tasomainen levy (22) liitettynä päistään ristikkäisen vääntöelimen varsiin (19, 20).

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että sanotun vääntöelimen (14) 30 ristikkäisten varsien (19, 20), jotka on asetettu toisiaan vastapäätä ja jotka ovat liitettävissä toisiinsa, väliin on kiinnitetty levymäinen kehys (23), joka ulottuu elementtiparin (11, 12) ympäri.

35

Claims (3)

10 76951

10. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin vääntöelin (14) käsittää pääasiassa tasomaisen levyn (24) asetettuna kahden elementin (11, 12) väliin, joista kumpikin kuuluu 5 omaan elementtipariinsa (11, 12), ja että nämä vierintä-tasojen jatkeella olevat levyt (24) on varustettu V:n tai palkeen muotoisilla liitoskappaleilla (25).

11. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että tapit (34) tai vastaavat on 10 asetettu elementtien (11, 22) päätesivuille (32, 33) pääasiassa vierintäpinnan (13) alku- tai loppupään läheisyydessä olevien elementtien vierintäsuunnan (x) suhteen poikittain, ja että vääntöelimet (14) on asetettu sanottuihin tappeihin, näiden vääntöelimien (14) liittäessä so-15 pivimmin ristikkäin kussakin elementtiparissa olevat elementit toisiinsa. 20 1