NO158250B - Leddarm-mekanisme. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en mekanisme som kan overføre en vinkel

i en hvilken som helst ønsket retning, og mer særskilt vedrører oppfinnelsen en leddarm-mekanisme som egner seg for bruk i en såkalt industri-robot. ifølge krav l's innledning.

En hovedhensikt med en leddarmmekanisme i en industrirobot anses eksempelvis å være realiseringen av en styrekontroll av stillingen til et verktøy som er festet til eller gripes av armen. Når det utføres operasjoner hvorunder armen innføres på et trangt sted, må armen være en leddarm med fleksibilitet.

Når man bygger opp en fleksibel leddarm-mekanisme kan etter-givende organer benyttes som innebyggede komponenter. En slik fleksibel leddarm-mekanisme er imidlertid beheftet med den ulempe at det settes vektgrenser for den gjenstand som skal bæres av leddarmen, og en ytterligere ulempe er at selve leddarmen ikke kan plasseres med den nødvendige nøyaktighet.

En fleksibel leddarm-mekanisme som egner seg i praktisk bruk må derfor være sammensatt av flere stive deler som er sammenkoplet på en slik måte at deres innbyrdes vinkelforhold kan varieres, slik at mekanismen som helhet kan deformeres til en krummet form.

I det etterfølgende benyttes det en bestemt terminologi som

bare benyttes av hensiktsmessige grunner og derfor ikke skal anses å være begrensende. Det vil bli benyttet uttrykk som "ben" eller "armdel", og slik uttrykk refererer til hvert av de elementene i mekanismen som er koplet sammen for å muliggjøre relative vinkelbevegelser. Likeledes vil det bli benyttet uttrykket "ledd" eller"overgang", og disse uttrykkene refererer seg til koplingene mellom de enkelte ben eller armdeler.

En fleksibel leddarm-mekanisme av den foran nevnte type kan naturligvis realiseres ved å sørge for midler for separat drivpåvirkning av hver armdel. Det er kjent en mekanisme hvor det i hvert ledd er plassert en svingmotor, eller hvor armdelene er koplet sammen ved hjelp av vaiere som er tilknyttet drivmidler, eksempelvis arbeidssylindre, for drivpåvirking av de respektive armdeler eller ben i leddarmen.

I denne type av fleksible leddarm-mekanismer er det ikke vesent-lig å ha uavhengig styringsmulighet for armdelenes realtive vinkelbevegelser. I mange tilfeller kan den fleksible leddarm-mekanisme bringes til å virke tilfredsstillende derved at samtlige armdeler utfører relative vinkelbevegelser, som kan være like store eller i visse forhold, slik at således mekanismen som helhet kan gis en i hovedsaken krummet form. I dette tilfelle vil det ikke være noen fordel å ha drivmidler for armdelene uavhengig av hverandre for å oppnå den ønskede vinkelforskyvning av armdelene. Det vil tvert i mot være en fordel å kunne minimalisere antall drivmidler, eller om mulig å benytte samme antall drivmidler som det forefinnes frihetsgrader i en overgang eller et ledd i leddarm-mekanismen, slik at vinkelbevegelser kan overføres ute-lukkende ved virkningen til mekanismen.

i

Det har allerede vært foreslått å benytte noen av disse mekanismer for realisering av en fleksibel leddarm-mekanisme. Som eksmpler skal det her vises til den publiserte japanske patent-søknad nr. 111158/77 og japansk bruksmønster-publikasjon nr. 46471/80. Den førstnevnte publikasjon viser en utførelse hvor armdeler er koplet sammen ved hjelp av universalledd, idet armdelen er svingbart sammenkoplet for overføring av en vinkelbevegelse. I den sistnevnte publikasjon beskrives en utførelse hvor armdeler er koplet sammen ved hjelp av kuleledd og den armdel som er anordnet ved enden (toppen) av leddarmen er forbundet med vaiere slik at en vinkelbevegelse sukssesivt kan overføres til armdelene ved påvirkning av vaierne.

Disse kjente mekanismer har noen ulemper. Man støter på vanskelig-heter i forbindelse med oppnåelsen av en nøyaktig overføring av en vinkelbevegelse mellom hosliggende armdeler, og mekanismen blir både komplisert rent1 konstruktivt sett og krever spesielle konstruksjonsdetaljer.

i

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en leddarm-mekanisme som kan overføre en vinkel tredimensjonalt. Nok en hensikt er å tilveiebringe en leddarm-mekanisme som

er meget pålitelig og som kan overføre en vinkel på en nøy-aktig måte.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en leddarm-mekanisme som er billig, har kompakt utførelse og lett lar seg fremstille.

For å oppnå disse hensikter foreslås det ifølge oppfinnelsen en leddarm-mekanisme som angitt i krav 1, med de der i karak-teristikken angitte spesielle!kjennetegn. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av underkravene, og fordelene ved oppfinnelsen vil bli nærmere belyst i forbindelse med den etterfølgende beskrivelse av utførelseseksempler av oppfinnelsen, som er vist på tegningene.

På tegningene viser

Fig. 1 et perspektivriss av en leddarmmekanisme ifølge

en første utførelsesform av oppfinnelsen,

fig. 2 viser et perspektivriss av den konstruktive oppbygging av leddarm-mekanismen i fig. 1,

fig. 3 viser et tverrsnitt av et ledd i utførelsen i

fig. 1,

fig. 4 viser et tverrsnitt av det ledd som er hosliggende

det i fig. 3 viste ledd,

fig. 5 viser et sideriss av en armdel i utførelsen i fig. 1, fig. 6 viser et riss som forklarer bøyebevegelsen ved bruk

av utførelsen i fig. 1,

fig. 7 viser et riss som forklarer svingebevegelsen ved bruk

av utførelsen i fig. 1,

fig. 8 viser et riss til forklaring av den sammensatte svinge/

bøye-bevegélse,

fig. 9 viser et grunnriss tav den armdel som er plassert hosliggende leddet i fig. 5,

fig. 10 viser et tverrsnitt av leddet som er hosliggende det

i fig. 4 viste ledd,

fig. 11 viser et tverrsnitt av en modifisert leddutførelse,

plassert ved en fremre ende av utførelsen i fig. 1, fig. 12 viser et tverrsnitt av nok en utførelse av leddarm-mekanismen ifølge oppfinnelsen, med detaljer som

svarer til ledd-detaljene i fig. 3,

fig. 13 viser et tverrsnitt av nok en modifisert leddutførelse ifølge oppfinnelsen, med detaljer som svarer til

detaljene i leddet d fig. 3 og 12,

fig. 14 viser et tverrsnitt av leddet som er hosliggende

leddet i fig. 13,

fig. 15 viser et tverrsnitt av nok en utførelse ifølge oppfinnelsen, med detaljer av leddet, og

fig. 16 viser et sideriss av en modifisert armdel i forbindelse

med leddet i fig. 13.

Den i fig, 1 viste utførelse av en leddarm-mekanisme ifølge oppfinnelsen består av en armdel 1, en armdel 2, en armdel 3, en armdel 4, et ledd 5, et ledd 6 og et ledd 7. Leddet 5 for-bider de to armdelene 1 og 2 med hverandre, leddet 6 forbinder de to armdelene 2 og 3 med hverandre og leddet 7 forbinder armdelene 3 og 4 med hverandre.

En slik leddarm-mekanisme kan eksempelvis være tilknyttet en industrirobot derved at armdelen 1 er festet til den fremre enden av en robotarm. Armdelene 2, 3 og 4 benyttes da som en leddarm, idet armdelen 4 tilknyttes et verktøy eller utformes for å gripe tak i et verktøy, hvorved leddarm-mekanismen kan virke som en leddarm som kan utføre operasjoner også i trange rom.

Den stillingenhvori de enkelte armdelers 1, 2, 3 og 4 akser 100, 200, 300 og 400 flukter med hverandre og danner en rett linje 80, skal betegnes som,standardstilling, og den rette

linje 80 skal betegnes som basisakse.

I leddarm-mekanismen er leddene 5, 6 og 7 i hovedsaken bygget opp på samme måten og det kan eksempelvis benyttes universalledd av slingrebøyletypen eller såkalt kardangledd.

Fig. 2 viser mer detaljert den konstruktive oppbygging av leddarm-mekanismen ifølge oppfinnelsen, hvor leddene er utformet som slingrebøyler. Den konstruktive oppbygging av leddet 5 skal beskrives nærmere under henvisning til fig. 2

og 3. Slingrebøylen 10 i leddet 5 er forbundet med armdelene 1 og 2 ved hjelp av akslene 11, 12, 13 og 14. Akslene 11 og

13 og akslene 12 og 14 er arrangert slik i slingrebøylen 10

at hovedaksene 110 og 130 og hovedaksene 120 og 140 flukter parvist, som vist i fig. 3. Hovedaksene 120 og 140 krysser hovedaksene 110 og 130 i rett vinkel i krysspunktet 50. Dette krysspunkt 50 er leddets 5 senterpunkt.

Akslene 11, 13, og 12, 14 er tilknyttet henholdsvis armdelen

2 og 1, og akslene 11 og 12 er festet til henholdsvis armdelen 2 og 1. Akslene 13 og 14 er dreieopplagret i armdelene 2 henholdsvis 1 ved hjelp av lagerne 13a og 14a. Akslene 11, 12, 13 og 14 er ved hjelp av lagre lia, 12a, 13b og 14b dreibart opplagret i slingrebøylen 10. I den slik oppbyggede leddarm-mekanisme vil armdelene 1 og 2 ha frihetsgrader som gir mulighet for dreievinkelbevegelser om hovedaksene 110 og 130.

Ytterligere detaljer ved konstruksjonen av leddarm-mekanismen for realisering av de funksjoner som den skal kunne utføre, skal beskrives nærmere nedenfor.

På slingrebøylens 10 ytteromkrets er det plassert et rett tannhjul 111 og et rett tannhjul 121. Disse har respektive hovedakser 110 og 120 og de er forbundet med slingrebøylen og kan rotere om akslene 11 henholdsvis 12 ved hjelp av respektive lagre lia og 12a. På akslene 13 og 14 er det festet rette tannhjul 131 og 141 som således har hovedaksene 130 og 140 som senteraksér. På endene til akslene 11, 12, 13 og 14 er det inne i slingrebøylen 10 fast montert koniske tannhjul 112, 122, 132 og 142 som har hovedaksene 110, 120, 130 og 140 som respektive senterakser. De koniske tannhjul 113 og 142 er i inngrep med hverandre, og de koniske tannhjul 122 og 13 2 har inngrep med hverandre. De rette tannhjul 121 kan tilføres en drivkraft for bevegelse av leddarm-mekanismen i et horisontal-plan, og det rette tannhjul 141 kan tilføres en drivkraft for bevegelse av leddarm-mekanismen i et vertikalplan.

Fig. 4 viser leddet 6 mellom armdelene 2 og 3. Leddet 6 er identisk med leddet 5 i fig. 3, og slingrebøylen 20 er tilknyttet armdelene 2 og 3 ved hjelp av akslene 21, 22, 23 og 24, idet akslene 21 og 23 er tilknyttet armdelen 2 mens akslene 22 og 24 er tilknyttet armdelen 3. Akslene 21, 22, 23 og 24 svarer til akslene 11, 12, 13 og 14 i fig. 3. Rette tannhjul 211, 221, 231 og 241 og koniske tannhjul 212, 222, 232 og 242 svarer til de rette tannhjul 111, 121, 131 og 141 henholdsvis de koniske tannhjul 112, 122, 132 og 142 i fig. 3. Som vist i fig. 5 har det rette tannhjul 111 i leddet 5 inngrep med det rette tannhjul 211 i leddet 6. Det er ikke vist i fig. 5, men de rette tannhjul 131 og 231 har også innbyrdes inngrep, på den siden som er motsatt av den hvor de rette tannhjul 111 og 211 er plassert.

j

Nedenfor skal virkemåten til leddarm-mekanismen i fig. 2-5 beskrives nærmere. Som følge av at leddet 5 er bygget opp med en slingrebøyle 10 kan armdelene 1 og 2 vinkelbeveges i en hvilken som helst ønsket retning. De er utført slik at de kan utføre vinkelbevegelser med unntagelse av om hovedaksene 100 og 200. Geometrisk sett kan slike vinkelbevegelser dekomponeres i vinkelbevegelseskomponenter om hovedaksene 110 og 120. Vinkelbevegelsen om hovedaksene 110 og 120 kan over-føres til leddet 6 mellom armdelene 2 og 3. Overføringen av vinkelbevegelsen om hovedaksen 110 skal beskrives adskilt fra overføringen av vinkelbevegelsen om hovedaksen 120. For over-siktens skyld skal den realtive plassering av armdelen 2 beskrives basert på et koordinatsystem som er fast i forhold til armdelen 1.

Bevegelsen om hovedaksen 110 i fig. 3 skal først forklares nærmere, med særlig henvisning til fig. 6. Når det rette tannhjul 141 dreies som antydet med pilen i fig. 2, vil armdelen 2 bevege seg oppover som følge av inngrepet mellom de koniske tannhjul 142 og 112. Derved svinger armdelen 2 en vinkel 3 om hovedaksen 110 i forhold til armdelen 1, slik det er vist i fig. 6. Dette bevirker at hovedaksen 210 i leddet 6 svinger om hovedaksen 110, som vist i fig. 6. På

dette tidspunkt er slingrebøylen 10 ikke forskjøvet i forhold til armdelen 1. Det rette tannhjul 111 som er festet til slingrebøylen 10, forskyver seg derfor ikke i forhold til armdelen 1. Det rette tannhjul 211 i leddet 6, se fig. 4,

har hovedaksen 210 som senterakse, og har inngrep med det rette tannhjul 111 og det vil derfor dreie seg. Også senterlinjen til det rette tannhjul 211 vil dreie seg om det rette tannhjul 111. Dette betyr at det rette tannhjul 211 beveges en vinkel g i forhold til armdelen 2. Dette rette tannhjul 211 er festet til slingrebøylen 20, som vist i fig. 2 og 4,

og er forbundet med armdelen 3 ved hjelp av akslene 22 og 24. Armdelen 3 vil derfor beveges en vinkel B i forhold til armdelen 2. Når således armdelene 1 og 2 dreier seg om hovedaksen 110

i forhold til hverandre, vil armdelene 2 og 3 dreie seg i forhold til hverandre om hovedaksen 210 som er parallell med hovedaksen 110, og dreiebevegelsen skjer med samme vinkel som mellom armdelene 1 og 2. Hermed er overføringen av vinkelbevegelsen ferdig.

Bevegelsene om hovedaksen 120 i fig. 3 skal nå forklares med særlig henvisning til fig. 7. Dersom det rettet tannhjul 121

i fig. 2 drivpåvirkes i retning av den brutte pilen, så vil armdelen 2 dreie seg en vinkel a om hovedaksen 120. Slingre-bøylen 10 dreier seg også en vinkel a om hovedaksen 120 i forhold til armdelen 1. De koniske tannhjul 122 og 132 har innbyrdes inngrep og det koniske tannhjul 122 er fast festet

til armdelen 1, slik at således det koniske tannhjul 132 vil dreie seg, samtidig som inngrepsstedet med det koniske tannhjul 122 flytter seg. Dette betyr at det koniske tannhjul 132 dreier seg en vinkel a om hovedaksen 130. Da det rette tannhjul 131 er fast forbundet med det koniske tannhjul 132 via akselen 13, vil det rette tannhjul 131 dreie seg en vinkel a om hovedaksen 130. Til dette tannhjul 131 har som nevnt inngrep med det rette tannhjul 231, og det rette tannhjul 131 vil derfor dreie seg en vinkel a om hovedaksen 230. Det rette tannhjul 231 er fast festet til det koniske tannhjul 232 via akselen 23, se fig. 4, og det koniske tannhjul 232

vil derfor dreie seg en vinkel cx. Da det koniske tannhjul 222 har inngrep med det koniske tannhjul 232, vil det koniske tannhjul 222 dreie seg en vinkel a om hovedaksen 220. Det koniske tannhjul 222 er fast festet til armdelen 3 via akselen 22, og armdelen 3 gis derfor en relativ bevegelse om hovedaksen 222 i forhold til armdelen 2. Dette betyr at dersom armdelene 1 og 2 dreies relativt hverandre om hovedaksen 120,

så vil armdelene 2 og 3 dreies relativt med samme vinkel om hovedaksen 220, som er parallell med hovedaksen 120, og derved har man oppnådd vinkeloverføringen.

Av det som er sagt foran vil det gå frem at mekanismen ifølge oppfinnelsen muliggjør en overføring av en dreievinkelbevegelse om akser som krysser hverandre i rett vinkel.

Den ovenfor beskrevne vinkel a kan her betegnes som svinge-vinkel, mens vinkel B kan betegnes som bøyevinkel.

Foran er svingevinkeloverføring og bøyevinkeloverføring beskrevet som om de foregikk hver for seg. Når de to ulike vinkelbevegelseskomponenter forekommer på samme tid, vil de være hindret i å forstyrre hverandre. Dette.skal forklares nærmere nedenfor.

Anta at armdelen 2 har en svingevinkelbevegelseskomponent

med en vinkel a og en bøyevinkelbevegelseskomponent med

en vinkel B i forhold til armdelen 1. Ved mekanismen ifølge oppfinnelsen vil bøyevinkelbevegelsen eller dreievinkelbevegelsen om hovedaksen 110 kunne overføres uten å påvirkes av svingevinkelbevegelsen. Med hensyn til svingevinkelbevegelsen eller dreievinkelbevegelsen om hovedaksen 120 roterer det koniske tannhjul 132 (fig. 3) om det koniske tannhjul 122

over en vinkel a og dreier seg en vinkel a om hovedaksen 130, med utgangspunkt i fra et koordinatsystem som er fast i forhold til armdelen 1. Dreiebevegelsen om den egne akse 130 skyldes inngrepssamvirket. Armdelen 2 vinkelbeveges om hovedaksen 130 en vinkel B i forhold til armdelen 1. Det rette tannhjul 131 dreier seg således en vinkel a og det rette tannhjul 231 dreier seg en vinkel B i inngrep med det rette tannhjul 131. Dette skjer på en slik måte at senterlinjen 230 befinner seg

på en bue med senter i hovedaksen 130. Denne operasjon er vist 1 fig. 8. Da tannhjulene 131 og 231 har inngrep med hverandre, som vist i fig. 5, vil tannhjulet 231 dreie seg relativt armdelen

2 en vinkel a + B om hovedaksen 230. Det koniske tannhjul 232 dreier seg også en vinkel cx + B» På dette tidspunkt vil armdelene 2 og 3 ha vinkelbeveget seg en vinkel B om hovedaksen 230 som beskrevet foran, og det koniske tannhjul 222 har dreiet seg en vinkel B om det koniske tannhjul 232 og har dreiet seg en vinkel' 0 om sin egen akse, som følge av inngrepssamvirket. Det koniske tannhjul 222 har således beveget seg om hovedaksen 220 i forhold til armdelen 2 over en vinkel a. Dette oppnås ved å subtrahere den nevnte dreievinkel B om hovedaksen 220

fra dreievinkelen a + B for det koniske tannhjul 232 om hovedaksen 230. Sagt på en annen måte, delen 3 utfører en dreievinkelbevegelse en vinkel a i en svingeretning i forhold til armdelen 2. Av den foregående beskrivelse vil det gå frem at selv om svinge- og bøyevinkelbevegelseskomponentene til-veiebringes mellom armdelene 1 og 2 samtidig, kan de allikevel overføres som vinkelbevegelse mellom armdelene 2 og 3 uten innbyrdes forstyrrelser.

Den forangående beskrivelse vedrører overføringen av en vinkelbevegelse fra leddet 5 til leddet 6, med armdelen 2 som et mellomliggende element. Overføringen av en vinkelbevegelse i leddet 7 mellom armdelene 3 og 4 skal nå beskrives nærmere.

Fig. 9 viser et utsnitt av en leddarm med armdelen 3. Leddet 7 er utført på samme måte som leddet 5 i fig. 3. Konstruksjon- ' ene av leddet 7 er vist i fig. 10. Hovedaksene 310 og 320 svarer til hovedaksene 110jog 120 i fig. 3, og henvisningstallene

i

31, 32 og 33 viser til aksler svarende til akslene 11, 12 og 13

i fig. 3, mens henvisningstallene 30, 311 og 331 viser til komponenter som svarer til henholdsvis slingrebøylen 10 og de rette tannhjul 111 og 131 i fig. 2 og 3.

En svingevinkelbevegelse og en bøyevinkelbevegelse kan over-føres mellom armdelene 3 og 4 i mekanismen, og dette skal beskrives nærmere nedenfor.

Det er allerede vært beskrevet at en svingevinkelbevegelse

kan overføres fra leddet 5 til leddet 6. På dette tidspunkt er slingrebøylen 20 i leddet 6 stasjonær i forhold til armdelen 2, og armdelen 3 dreier seg en vinkel a om hovedaksen 220 i fig. 9. Hovedaksen 320, som hører til armdelen 3, be-veger seg langs en bue med senter i hovedaksen 220, idet et rett tannhjul 321 dreier seg om sin egen akse og samtidig dreier seg om det rette tannhjul 221. Slingrebøylen 30, som er festet til det rette tannhjul 321, vil derfor dreie seg og bevirke at armdelen 4 beveges en vinkel a i forhold til armdelen 3.

En bøyevinkelbevegelse 3 overføres fra leddet 5 til leddet 6

som beskrevet foran. På dette tidspunkt er et konisk tannhjul 242 i inngrep med et konisk tannhjul 212 i leddet 6. Det koniske tannhjul 242 dreier seg en vinkel 3 om hovedaksen 240 når armdelen 3 dreier seg en vinkel Dette bevirker at et rett tannhjul 241 vil dreie seg en vinkel 3 om hovedaksen 240. Derved vil det rette tannhjul 341 i leddet 7 dreie seg om hovedaksen 340 en vinkel fc, som følge av inngrepssamvirket med det rette tannhjul 241. Dreiingen av det rette tannhjul 341 overføres til et konisk tannhjul 312 over et konisk tannhjul 342 som er festet til det rette tannhjul 341, slik at armdelen

i

i

I

4, som er fast forbundet med det koniske tannhjul 312, vil dreie seg en vinkel 3 i en bøyeretning i forhold til armdelen 3.

Sagt på en annen måte, en svingevinkelbevegelse og en bøyevinkel-bevegelse overføres fra leddet 6 til leddet 7 ved hjelp av en mekanisme som i hovedsaken er lik den mekanisme som benyttes for tilsvarende overføringer fra leddet 5 til leddet 6. Overføringen av vinkelbevegelsene til leddet 7 fra leddet 6 foregår på en slik måte at svingevinkelbevegelseskomponenten og bøyevinkelbevegelses-komponenten kan overføres uten innbyrdes forstyrrelser, på samme måte som uforstyrret overførelse kan skje fra leddet 5 til leddet 6, slik det er beskrevet foran.

I den viste og beskrevne leddarmutførelse ifølge oppfinnelsen

har armen 4 armdeler eller ben. Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til et spesielt antall armdeler. Således kan man ved å øke antall armdeler, som tilknyttes hverandre ved hjelp av lignende ledd, være mulig å få frem en mekanisme som kan overføre vinkelbevegelser i en hvilken som helst retning.

Det ledd som er tilknyttet den armdel som er plassert ved mekanismens fremre ende, kan ha en forenklet utførelse, fordi det ikke skal tilknyttes en ny armdel. Et eksempel på en slik forenklet' ileddutførlse er vist i fig. 11, som i realiteten er en forenklet utførelse av leddet 7 i den utførelsen som er vist i fig. 1 og 2. Sammenligner man med utførelsen i fig. 3, så

ser man at utførelsen i fig. 11 mangler komponenter svarende til de koniske tannhjul 122 og 132 og de rette tannhjul 111

og 131.

I fig. 3 er armdelen 1 plassert i den ene enden av mekanismen. Her kan det benyttes en utførelse lik den som er vist i fig. 10, avhengig av den metode som benyttes for drivpåvirkning av mekanismen.

I den utførelse som er vist og beskrevet ovenfor har armdelene

et åpent rom i området ved senteraksen. Når således mekanismen benyttes som en arm i en robot, vil det være mulig å

la wirere og lignénde gå gjiennom> frem til verktøyet i armens fremre ende for overføring av drivkraft til verktøyet. Fig. 12 viser en annen utførelse av en mekanisme ifølge oppfinnelsen, med en leddkonstruksjon i hovedsaken som vist i fig. 3. Utførelsen er i hovedsaken lik den tidligeire beskrevne utførelse, med unntagelse av at armdelene 2 og 4 skiller seg fra de tidligere beskrevne derved at de i form av en aksel. Denne andre utførelsesmulighet byr på den fordelen at vinkel-bevegelsesområdet kan økes, fordi armdelene ikke så lett vil støte sammen ved vinkelbevegelser. Fig. 13 viser en modifikasjon av en ledd som adskiller seg fra de to forannevnte. Hvert av leddene 5, 6 og 7 kan imidlertid ha samme utførelse som beskrevet ovenfor. Leddet som er vist i

i

fig. 13, svarer til leddet 5 i fig. 3. Leddet i fig. 13 har som grunnkomponent et akselkryss 500, som virker som kardangledd-kryss. Akselkrysset 500 har hovedakser 510 og 520 som krysser hverandre i rett vinkel. Krysspunktet 550 mellom hovedaksene 510 og 520 representerer leddets senterpunkt. På akselkrysset 500 er det montert rette tannhjul 511,.521, 531 og 541 og koniske tannhjul 512, 522, 532,og 542. Det rette tannhjul 511 er festet til akselkrysset 500 og har hovedaksen 510 som senterakse, og dét rette 525 er festet til akselkrysset 500, med hovedaksen 520 som senterakse. De rette tannhjul 531 og 541 er dreibart montert, og har hovedaksene 510, hhv. 520 som senterakser. De koniske tannhjul 532 og 542 er festet til de rette tannhjulene 531 og 541 på en slik måte at deres senterakser korresponderer med hverandre. Det koniske tannhjul 512 er festet til armdelen 2 med hovedaksen 510 som senterakse for dreiebevegelsen. Det koniske tannhjul 522 er festet til armdelen 1 med hovedaksen 520 som dreiesenterakse. I tillegg er de koniske tannhjul 512 og 522 i inngrepsamvirke med hhv. det koniske tannhjul 542 og 532.

Fig. 14 viser utførelsen av leddet 6 i den utførelse det har ved den her omtalte utførelsesform av oppfinnelsen. Et akselkryss 600 svarer til akselkrysset 500 i fig. 13. De rette tannhjul 611, 621, 631 og 641 og de koniske tannhjul 612, 622, 632 og 642 svarer til de respektive rette tannhjul 511, 521, 531 og 541 og de respektive koniske tannhjul 512, 522, 432 og 542 i fig. 13. Det koniske tannhjul 612 er festet til armdelen 3, og det koniske tannhjul 622 er festet til armdelen 2. Fig. 15 viser nok en utførelsesform av oppfinnelsen, hvor det benyttes et akselkryss på samme måten som i fig. 13. Utførel-sen i fig. 15 skiller seg fra utførelsen i fig. 13 derved at de rette tannhjul 511a, 521a, 531a og 541a er anordnet på ut-siden av det koniske tannhjul 512, 522, 532 og 542, hvilke koniske tannhjul 512, 522, 532 og 542 bare er utformet som tannhjulseksjoner. Et slikt arrangement muliggjør en reduk-sjon av diameteren for armdelene og gir en kompakt utførelse og en lett vektutførelse av leddet og leddarmmekanismen som helhet. Fig. 16 viser et sideriss av armdelen 2, hvor det benyttes en tannhjulsrekke. Således er det rette tannhjul 511 koblet sammen med det rette tannhjul 611 ved hjelp av de rette tannhjul 513 og 613, og det rette tannhjul 531 er tilkoblet det rette tannhjul 631 ved hjelp av rette tannhjul 533 og 633, selv om dette ikke er vist i figuren. De rette tannhjulene 513, 613, 533 og 633 benyttes som mellomtannhjul.

Den prisipielle overføring av vinkelbevegelser mellom armdelene i denne utførelsen er lik den som er beskrevet foran, slik at en detaljert beskrivelse her utelates. Man vil forstå at dreievinkelbevegelseskomponenter om hovedaksene 510 og 520 (fig. 13) kan overføres, at svingevinkelbevegelsen og bøye-vinkelbevegelsen ikke forstyrrer hverandre, at vinkelbevegelsene kan overføres til et ledd lengre fremme i armen, at antall armdeler kan økes, og at utførelsen kan forenkles som vist i fig. 11.

I den modifikasjon er som vist i fig. 16 kan leddene reduseres dimensjonelt, og man kan øke lengden av armdelene. Fremstill-ingen av mekanismen vil også kunne bli lettere.

I samtlige av de viste og beskrevne utførelseseksempler er det benyttet koniske og rette tannhjul som overføringsmidler. De koniske tannhjul benyttes for overføring av en retningsendring av den roterende aksel, mens de rette tannhjul benyttes for overføring av en rotasjon til det neste ledd. Det skal her frem-heves at mekanismen ifølge oppfinnelsen ikke er begrenset til bruk av slike rette og koniske tannhjul som overføringsmidler og at det derfor kan benyttes andre maskinelementer med lignende funksjoner for oppbygging av overføringsmekanismen ifølge oppfinnelsen. I praksis kan de rette tannhjul- overføringene erstattes av parallell-ledd eller kjeder. Vinkelretningsend-ringen kan også skje under utnyttelse av et tredimensjonalt leddsystem eller en snekke- snekkenjul-mekanisme. Et universalledd eller lignende kan også benyttes.

i

I mekanismen i fig. 1 kan armdelen 1 være fiksert og det kan være anordnet et roterende■aksel i armdelen 1, som et middel for overføring av en drivkraft for derved å bringe armdelen 2 til å bevege seg i en bøye- eller svingebevegelse i forhold til armdelen 1, slik at rotasjonen av den roterende aksel vil over-føres til de rette tannhjulene 121 og 141 i fig. 2 og 3 over rette tannhjul og koniske tannhjul. Alternativt kan en aktuator så som en hydraulisk arbeidssylinder monteres mellom armdelene 1 og 2 for å bevirke en vipping av armdelen 2 i forhold til armdelen 1.

Av den foregående beskrivelse vil det gå frem at overførings-mekanismen ifølge oppfinnelsen muliggjør en relativ vinkelbevegelse av benene eller armdelene, idet overføringen av vin-elbevegelsen skjer i form av vinkelbevegelseskomponenter om to akser. Dette muliggjør en tredimensjonalt overføring av vinkelbevegelser. Mekanismen kan også oppbygges av komponenter som er tilgjengelige i handelen, slik at mekanismen derved blir billig, kan gis små dimensjoner, blir enkel å fremstille, får stor på-litelighet og enkel oppbygging.

Mekanismen ifølge oppfinnelsen egner seg godt som en fleksibel leddarmmekanisme i såkalte industriroboter.

Claims (9)

1. Leddarmmekanisme innbefattende flere stive armdeler (1,2, 3,4) og flere ledd (5,6,7) som enkeltvis forbinder hosliggende armdeler med hverandre, karakterisert ved at hvert ledd (6) innbefatter en første akse (210) og en andre akse (220) som krysser hverandre i rett vinkel, idet de første akser (110,21,310) i de respektive ledd (5,6,7) er innbyrdes parallelle og de andre akser (12 0,220,320) i de respektive ledd (5,6,7) er innbyrdes parallelle når lengdeaksene til armdelene (1,2,3,4) er i flukt med hverandre, at armdelene (1,2,3,4) består av første (2,4) og andre (1,3) armdeler som er anordnet vekselvist, idet hver av de første armdeler (2) er forbundet med de to hosliggende ledd med dreiemulighet om de første akser (110,210), hver av de andre armdeler (4) er forbundet med de to hosliggende ledd (6,7) med dreiemulighet om de andre akser (220,320), og ved at leddarmmekanismen innbefatter første vinkelbevegelses-overførende midler for overføring av en vinkelbevegelse om de første akser (210) mellom,hosliggende armdeler (2,3) til de nærmest liggende armdeler,(3,4), og andre vinkelbevegelsesover-førende midler for overføring av en vinkelbevegelse om de andre akser (220) mellom hosliggende armdeler (2,3) til de nærmest-liggende armdeler, (3,4), idet de første vinkelbevegelsesover-førende midler innbefatter: første rotasjonsoverførende midler (211) festet til hvert av leddene (6) og med en akse i den første akse (210), idet de første rotasjonsoverførende midler (211,111) samvirker med hverandre mellom hosliggende ledd (5,6) som holder den første armdel (2) mellom seg; andre rotasjonsoverførende midler (212) som er fastgjort til hver ende av hver av de første armdeler (2) og med en akse i den første akse (210), og tredje rotasjonsoverførende midler (242) forbundet med leddet (6) og roterbare om den andre akse (240), idet de andre og tredje rotasjonsoverførende midler (212,242) samvirker med hverandre i hvert av leddene (6); og fjerde rotasjonsoverførende midler (241) fastgjort til de tredje rotasjonsoverførende midler (242) og med en akse i den andre, akse (240), idet de fjerde rotasjons-overførende midler (241,341) samvirker med hverandre mellom hosliggende ledd (6,7) som| holder den andre armdel (3) mellom seg, og andre vinkelbevegelsesoverførende midler innbefatter: femte rotasjonsoverførende midler (221) som er festet til hvert av leddene (6) og har en akse i den andre akse (220), idet de femte rotasjonsoverførende midler (221,321) samvirker med hverandre mellom hosliggende ledd (6,7) som holder den andre armdel (3) mellom seg; sjette rotasjonsoverførende midler (222) som er festet til hver ende av hver av de andre armdeler (3) og har en akse i den andre akse (220), og syvende rotasjonsoverførende midler (232) som er forbundet med leddet (6) og dreibare om den første akse (230), idet de sjette og syvende rotasjonsoverfør-ende midler (222,232) samvirker med hverandre i hvert av leddene (6); og åttende rotasjonsoverførende midler (231) festet til de syvende rotasjonsoverførende midler (232) og med en akse i den første akse (230), idet de åttende rotasjonsoverførende midler (231,131) samvirker med hverandre mellom hosliggende ledd (5,6) som holder den første armdel (2) mellom seg.

2. Leddarmmekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at de første rotasjonsoverførende midler er et par rette tannhjul (211,111), at de andre og tredje rotasjonsoverførende midler er et par koniske tannhjul (212,242), de fjerde rotasjons-overførende midler er et par rette tannhjul (241,341), de femte rotasjonsoverførende midler er et par rette tannhjul (221,321), de sjette og syvende rotasjonsoverførende midler er et par koniske tannhjul (222,232), og de åttende rotasjonsoverførende midler er et par rette tannhjul (231,131).

3. Leddarmmekanisme ifølge krav 1, karakterisert ved at i leddet (7) som er tilknyttet armdelen (4) ved en fremre ende av leddarmmekanismen er de nevnte første, sjette, syvende og åttende rotasjonsoverførende midler (211,222,232,231) eller de nevnte andre, tredje, fjerde og femte rotasjonsoverfør-ende midler (212,242,241,221) utelatt.

4. Leddarmmekanisme ifølge krav 2, karakterisert ved at hvert av leddene (5,6,7) innbefatter et hult og i hovedsaken rektangulært element (10,20,30).

5. Leddarmmekanisme ifølge krav 4, karakterisert ved at hver av de nevnte armdeler (1,2,3,4) har en hulsylindrisk form.

6. Leddarmmekanisme ifølge krav 4, karakterisert ved at hver av de første armdeler (2,4) er i form av en mass-iv aksel, og ved at hver av de nevnte andre armdeler (1,2) har hulsylindrisk form.

7. Leddarmmekanisme ifølge krav 2, karakterisert ved at hvert av leddene (5,6,7) innbefatter akselkryss (500, 600) .

8. Leddarmmekanisme ifølge krav 7, karakterisert ved at samtlige av de nevnte koniske tannhjul er i form av koniske tannhjulsseksjoner (512,522,532,542).

9. Leddarmmekanisme ifølge krav 2, karakterisert ved at hvert av de nevnte par av de rette tannhjul (511,612) samvirker med hverandre via like tannhjul (513,613).