NO157568B - Armanordning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en armanordning beregnet til å bevege og posisjonere en første basisdel i forhold til en annen basisdel, hvilken armanordning omfatter i det minste tre armer som kan forlenges og forkortes på en styrt måte, idet armene er fritt svingbare i sine innfestinger på den annen basisdel, mens en innfesting på den første basisdel er fast, og en av armene er vridningsstiv. En slik anordning er kjent fra norsk utlegningsskrift nr. 148216. Som eksempler på anvendelse av en slik armanordning skal nevnes industri-robot, borerigg for tunneller og gruver, innstillingsanord-ning for antenner.

Som andre eksempler på kjent teknikk skal nevnes:

US-PS nr. 3215391 viser en armanordning som kan brukes til f.eks. justering av stillingen til en antenne, som således utgjør den ene basisdel, idet den annen ende av armene er festet til f.eks. en plate eller lignende, som kan være stasjonær eller f.eks. festet til et kjøretøy. Armene er stivt innfestet i hver basisdel, og utgjøres av teleskopiske armer som på midten har universalledd. Dette muliggjør at den ene basisdel kan svinge om to av universalleddene i forhold til den annen basisdel, idet svingebevegelsen styres ved forlengelse eller forkortelse av den arm hvis universalledd ikke ligger i svingeaksen. Dessuten er det mulig å para-lellforskyve basisdelene i forhold til hverandre, ved å for-lenge og forkorte armene. Mulighetene for innbyrdes bevegelse av basisdelene er således meget begrenset.

US-PS nr. 3374977 viser en lignende armanordning, som er beregnet for antenneinnstilling. Anordningen omfatter fire armer som med sine ender er festet til to basisdeler. Disse fire armer, som kan forlenges og forkortes og har universalledd i hver ende, har innfestinger i hjørnene av like store kvadrater, og en femte arm, som har fast lengde og universalledd i hver ende, er festet til basisdelene i midten av de nevnte kvadrater.

Basisdelene kan innstilles fritt med hensyn til innbyrdes retning, men den innbyrdes innstilling er begrenset ved at den femte arm opprettholder fast avstand mellom basisdelenes midtpartier. Minst to av de armer som kan forandres i lengde må aktiveres samtidig. Anordningen er dessuten statisk ube-stemt, og ikke vridningsstiv, når armene er like lange.

US-PS nr. 3288421 viser også en armanordning beregnet til å bevege en basisdel i forhold til en annen, og muliggjør både innbyrdes vinkelstilling og parallellforskyvning. Anordningen omfatter seks armer, og endene av to og to armer er lagret i det samme dreiepunkt, slik at armene står i siksakmønster mellom basisdelene. Anordningen forutsetter at begge basisdelene har relativt stor utstrekning, og antallet armer er relativt stort. Den relative bevegelse mellom basisdelene er meget begrenset.

Det nevnte norske utlegningsskrift nr. 148216 viser et verk-tøy på den frie ende av armanordningen. Dette verktøy, som selvsagt kan være av en annen konstruksjon enn vist i skrif-tet, er fast montert på den første basisdel, og kan følgelig bare utføre bevegelser som bestemmes av bevegelsene til denne basisdel. For noen anvendelser er mulighetene til bevegelse av verktøyet for begrenset. Den nevnte basisdel, og følgelig også verktøyet, er fast forbundet med enden til den ene arm, og kan derfor bare foreta svingebevegelser om den annen basisdel, om svingelagringen til denne arm på den annen basisdel, eventuelt kombinert med bevegelse mot eller fra den annen basisdel. Med andre ord følger verktøyet hele tiden alle bevegelser til den første basisdel.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å oppnå at verk-tøyet også kan beveges i forhold til den første basisdel, i det minste i en vippebevegelse om én svingeakse, eventuelt om to svingeakser. I henhold til oppfinnelsen oppnås dette med en armanordning som angitt i de etterfølgende patentkrav. Oppfinnelsen innebærer at den tredje basisdel, og dermed også verktøyet, har fire eller fem frihetsgrader med hensyn til bevegelse. En sjette frihetsgrad kan oppnås ved at den tredje basisdel kan rotere i forhold til armanordningen. Derved kan verktøyet anbringes i en hvilken som helst still-ing i rommet, innen de grenser som er gitt av armanordningens dimensjoner og bevegelsesmulighetene til armene og hjelpearmene, og verktøyet kan gis hvilken som helst orientering i rommet. Det er således kommet frem til en armanordning som teoretisk gir ubegrensede muligheter for anbringelse av verk-tøy.

For anvendelser av armanordningen i tilfeller der det er vesentlig å oppnå en mest mulig nøyaktig posisjonering av basisdelene i forhold til hverandre, kan armanordningen ut-styres med midler for måling av armenes virkelige lengde, dvs. slik at eventuell elastisk forlengelse eller forkortelse av armene på grunn av de opptredende belastninger inngår i målingen. De målte verdier kan sammenlignes med de ønskede verdier, og det kan foretas korreksjoner av armenes lengder.

Armene kan f.eks. være hydrauliske sylindre, og det er mulig å benytte programmert styring, slik som for kjente typer ro-boter. De målte verdier for armenes lengde kan tilføres styringssystemet, som kontinuerlig foretar korreksjoner på basis av de målte verdier.

Armanordningen kan realiseres bare med tre hovedarmer, hvorav den ene må kunne overføre bøyemoment. Den samme arm, eller en av de øvrige, må kunne overføre dreiemoment. En arm er derfor fast forbundet med den første basisdel, og de to deler av armen som kan forskyves innbyrdes for lengdeforandring av armen kan være hindret i innbyrdes dreining. Til den annen basisdel er armen festet slik at den kan svinge i alle plan, men uten at den kan dreie i forhold til den annen basisdel. Alternativt kan altså nevnte arm bare være innrettet til overføring av bøyemoment, og ikke dreiemoment, idet dette

overføres gjennom en annen arm.

Armene kan også utgjøres av annet enn sylindre og stempelstenger, slik som elektrisk drevne armer, f.eks. etter solenoidprinsippet eller ved hjelp av en gjenget stang som skrus i forhold til en hylse.

Det er ingen absolutt forutsetning at armenes forkortelse og forlengelse kan reguleres innen to yttergrenser. En armanordning i henhold til oppfinnelsen kan også anvendes slik at en eller flere av armene bare kan utføre sin fulle slag-lengde, dvs. at bevegelsen ikke kan stanses i noen mellom-stilling. Armanordningen kan da benyttes til f.eks. å flytte gjenstander mellom faste punkter, idet den innbyrdes beligg-enhet av punktene bestemmes av armenes største og minste lengde.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel, vist på den vedføyde tegning. I eksempelet er de armer som kan forlenges og forkortes vist som sylindre med stempelstenger, men som nevnt kan armene være ganske annerledes utført.

Tegningen viser en utførelsesform med fire armer mellom to basisdeler. Tre av armene kan forlenges og forkortes, mens den fjerde arm, som er i fast forbindelse med den ene basisdel, hele tiden inntar en lengde som bestemmes av de øvrige tre armer, og har således ikke midler for tvangsdrevet lengdeforandring. Den fjerde arm er dessuten vridningsstiv.

Den viste armanordning omfatter tre armer 1, 2, 3 anordnet hovedsakelig i hjørnekantene til en pyramide. Disse tre armer er festet med en ende til hver basisdel 4, 6 via kule-eller universalledd 5, og hver arm kan forlenges og forkortes. Armanordningen omfatter dessuten en fjerde arm 7. Armen 7 er festet til basisdelen 4 via et universalledd 5, mens den annen ende av armen 7 er stivt forbundet med basis delen 6. Dessuten kan armen 7 overføre dreiemoment. Dette er antydet ved at armens stangparti er riflet, idet riflene ("splines") føres i motsvarende utsparinger i sylinderdelen. Armen 7 er ikke tilkoblet noe system for tvangsdrevet lengdeforandring, idet armens lengde uten videre tilpasser seg lengdeforandringene som skjer for de øvrige armer 1, 2 og 3.

Armanordningen kan dessuten være utstyrt med ikke viste midler for indikering av virkelig lengde av armene 1, 2 og 3.

Armen 7 vil overføre både bøyemomenter og dreiemomenter. Armene 1, 2 og 3 vil bare kunne utsettes for strekk og trykk, og måling eller indikering av armenes virkelige lengde gir derfor et entydig uttrykk for posisjonen til verktøyet i forhold til basisdelen 4, eller for den innbyrdes posisjon av de to basisdeler 4 og 6.

Den arm som kan overføre dreiemoment kan ha til oppgave å hindre innbyrdes dreining mellom basisdelene, men kan også benyttes for å bevirke en styrt innbyrdes dreining mellom basisdelene. Slik dreining er mulig på grunn av leddene i hver ende av de øvrige armer, og innbyrdes dreining av basisdelene kan utføres i en slik utstrekning (dreievinkel) at armene sperres av hverandre. Dreievinkelen kan således bli meget stor. Under slik dreining vil basisdelene, forutsatt at de leddede armers lengde holdes konstant, nærme seg hverandre mer og mer til begge sider for en normalstilling der avstanden mellom basisdelene er maksimal. Dersom dreiningen starter med armene noe forkortet, kan avstanden mellom basisdelene holdes konstant under dreiningen, ved at armene forlenges gradvis. Armen som bevirker dreiningen inntar hele tiden den nødvendige lengde.

Det er mange muligheter for å overføre det nødvendige dreiemoment for slik dreining. F.eks. kan en servomotor være anordnet i den ene basisdel, for å dreie enden av armen som kan overføre dreiemoment i forhold til vedkommende basisdel. Den relative dreining kan også skje i selve armen, ved at det er anordnet midler for styrt, innbyrdes.dreining av to deler av armen.

Ved den viste utførelsesformen kan slik dreining som nevnt ovenfor f.eks. realiseres ved at den tykke del av armen 7 inneholder en servomotor som kan dreie den tynne del av armen i forhold til den tykke del, slik at basisdelen 6 dreier i forhold til basisdelen 4. Dreieutslaget vil begrenses av at armene 1, 2, 3 kommer i kontakt med hverandre.

Den ovenfor beskrevne armanordning tilsvarer den armanordning som fremgår av norsk utlegningsskrift nr. 148216.

I det viste eksempel er det, mellom armen 7 og en tredje basisdel 15, anordnet hjelpearmer 12 og 13. Den tredje basisdelen 15 som bare er vist skjematisk som en sylinder, er festet til basisdelen 6 ved hjelp av et ledd 16, enten en hengsel eller et kule- eller universalledd, og hjelpearmene 12 og 13 er i eksempelet festet via holdere 8, 9 og 10, 11 på henholdsvis armen 7 og deri tredje basisdel 15. Hjelpearmene 12 og 13 er teleskopiske og leddforbundet med holderne 8, 9, 10 og 11, og lengden av hjelpearmene kan reguleres. Det vil forstås at alle holderne 8, 9, 10 og 11 vil følge bevegelsene til armen 7, så lenge hjelpearmene 12 og 13 har konstant lengde. Derved styres bevegelsene av den tredje basisdel 15 bareav armene 1, 2, 3 og 7. Forlengelse og forkortelse av armene 12 og 13 bevirker i tillegg svingebevegelse av den tredje basisdel 15 om leddet 16.

Den tredje basisdel, og dermed også verktøyet, har dermed fem frihetsgrader for bevegelse. En sjette frihetsgrad kan oppnås ved at verktøyet 14 kan rotere i forhold til den tredje basisdel 15, som er vist skjematisk som en kort sylinder, mens verktøyet 14 er vist skjematisk som en langstrakt, tynnere sylinder.

I den viste utførelse er armen 7 snudd i forhold til armene 1, 2 og 3. Dette er bare av praktiske grunner når armene utgjøres av sylindre med stempler og stempelstenger. Anordningen av sylindrene til armene 1, 2 og 3 nærmest basisdelen 4 gjør at massen til de bevegelige deler blir liten og at sylindrene opptar plass der det er mest plass til disposi-sjon. Armen 7 har sin sylinder nærmest den tredje basisdelen 15 fordi det er mest hensiktsmessig å montere holderne 8 og 9 på en sylinder, i stedet for på en vesentlig tynnere stempel-stang .

Oppfinnelsen kan realiseres med bare en hjelpearm, forutsatt at leddet 16 er et hengselledd med bare én hengselakse. Dette minsker imidlertid antall frihetsgrader.

I alle tilfeller må leddet 16 kunne overføre dreiemoment, idet den tredje basisdel 15 ikke må kunne dreie fritt i forhold til den første basisdel 6.

Claims (3)

1. Armanordning beregnet til å bevege og posisjonere en første basisdel (6) i forhold til en annen basisdel (4), omfattende i det minste tre armer (1, 2, 3, 7) som kan forlenges og forkortes på en styrt måte, idet armene er fritt svingbare i innfestinger (5) på den annen basisdel, mens én innfesting på den første basisdel er fast, og en av armene er vridningsstiv, karakterisert vedat en tredje basisdel (15) er forbundet med den første basisdel (6) via et ledd (16) , og at i det minste en hjelpearm (12, 13) som har regu-lerbar lengde med en ende er leddforbundet med en av armene (7), mens den annen ende av hjelpearmen er forbundet med den tredje basisdelen (15), som er innrettet til å holde et verk-tøy (14) .

2. Armanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat den omfatter to hjelpearmer (12, 13), og at leddet (16) er et kule- eller uni v ersalledd.

3. Armanordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat den omfatter én hjelpearm, og at leddet er et hengselledd med én svingeakse.