NO160980B - Manipulator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår manipulatorer, og særlig den type manipulator som omfatter en første del som er montert for å rotere om en første akse og bærer en andre del som er montert for å rotere om en andre akse som er skråttstilt i forhold til den første akse, idet den andre del bærer en tredje del som er montert for å rotere om en tredje akse som er skråttstilt i forhold til den andre akse, idet de første, andre og tredje akser passerer gjennom et eneste punkt.

En manipulator av denne generelle type er vist i GB-patentskrift 1 565 730 og betegnes vanligvis om en sammenfallende treaksemanipulator eller treakse-hånd-

ledd. Den tredje del, som kan benevnes som "sluttutøver"

(end effector), kan bære et verktøy eller liknende, og ved å utføre selektiv rotasjon om én eller flere av rotasjons-aksene, kan verktøyet som bæres av sluttutøveren, bringes i hvilken som helst ønsket stilling og orientering. Slike manipulatorer er således spesielt egnet for bruk ved fjern-håndtering av apparater eller roboter.

Det er iblant ønskelig å være i stand til å styre en strålebunt av elektormagnetisk stråling til et vilkårlig, ønsket punkt på liknende måte som den måte på hvilken et verktøy kan beveges ved hjelp av en sådan manipulator, enten alene eller på samme tid som et verktøy. Således kan det være ønskelig enten å varmebehandle eller å sveise et arbeidsstykke ved benyttelse av en laserstråle under en operasjon som omfatter bruk av et verktøy som bæres av en manipulator av ovennevnte type. Verktøyet kan bringes i den nødvendige posisjon i kraft av de forskjellige rotasjonsakser som er anordnet i manipulatoren, og det er et formål med oppfinnelsen å tilveie bringe en sådan manipulator i hvilken en strålebunt av elektromagnetisk stråling, såsom en laserstråle, kan overføres gjennom en sådan manipulator og dirigeres til hvilken som helst ønsket posisjon uten hensyn til de relative orienteringer av de forskjellige i forhold til hverandre bevegelige deler. : Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en manipulator av ovennevnte type som er kjennetegnet ved at første og andre speil bæres

av den første del og er montert for å rotere med denne, idet det

første speil er beliggende på den første akse og er innstilt for å reflektere en strålebunt av elektromagnetisk stråling som er i hovedsaken parallell med den første akse, direkte på det andre speil som er beliggende på den andre akse, at tredje og fjerde speil bæres av den andre del og er montert for å rotere med denne, at det tredje speil er beliggende på den andre akse og er innstilt for å reflektere den strålebunt som reflekteres av det andre speil, på det fjerde speil, og at det fjerde speil er beliggende på den tredje akse og er innstilt for å rette strålebunten i hovedsaken parallelt med den tredje akse.

I manipulatoren ifølge oppfinnelsen, kommer således strålebunten eller strålen inn parallelt med og fortrinnsvis sammenfallende med den første akse, og forlater alltid manipulatoren parallelt med og fortrinnsvis sammenfallende med den tredje akse, uten hensyn til de relative vinkelstillinger av de forskjellige deler. Den tredje del eller sluttutøveren kan være ytterligere optiske elementer, for eksempel et speil på hvilket strålebunten er innfallende og som er skråttstilt i forhold til den tredje akse. Alter-nativt kan den bære et verktøy og derved tillate det arbeidsstykke på hvilket verktøyet har utført eller skal til å ut-føre en operasjon, å varmebehandles eller å sveises, selv om en eller flere fokuseringslinser eller speil i tillegg vil være nødvendige i det sistnevnte tilfelle for å foku-sere strålebunten ned til det ønskede område.

I den foretrukne konstruksjon er de første og andre speil forbundet med en felles bærer som bæres løs-bart av den første del. På liknende måte foretrekkes det at de tredje og fjerde speil også er forbundet med en felles bærer som bæres løsbart av den andre del. Selv om manipulatoren selvsagt kan omfatte ytterligere optiske elementer for det formål å lede strålebunten gjennom denne, foretrekkes det således at den omfatter bare fire speil,

og at disse er sammenknyttet parvis og er stivt forbundet med to felles bærere, slik at alle speil kan fjernes fra manipulatoren for rengjøring eller utskiftning bare ved å fjerne de to bærere.

Det vil innses at manipulatorens forskjellige deler, avhengig av den nøyaktige operasjon som manipulatoren skal utføre, kan beveges til de ønskede eller nød-vendige, relative vinkelstillinger manuelt. Det foretrekkes imidlertid at manipulatoren omfatter drivanordninger som er innrettet til å rotere i det minste den ene av de første, andre og tredje deler om sin respektive akse. Drivanordningene kan anta én av mange kjente.former for passende drivanordninger, men i den foretrukne utførelse omfatter manipulatoren en rotasjonsmessig fiksert basisdel som bærer den første del, og en første, ringformet drivanordning som er anbrakt rundt den første akse og mellom basisdelen og den første del for å rotere den første del. Den første drivanordning rommes fortrinnsvis i et i hovedsaken innelukket rom som er avgrenset av basisdelen og den første del. På liknende måte omfatter manipulatoren fortrinnsvis også en andre, ringformet drivanordning som er anbrakt rundt den andre akse og mellom de første og andre deler for å rotere den andre del, og/eller en tredje, ringformet drivanordning som er anbrakt rundt den tredje akse og mellom de andre og tredje deler for å rotere den tredje del. I hvert tilfelle rommes drivanordningen fortrinnsvis i et i hovedsaken innelukket rom som er avgrenset av de to deler til hvilke den er innrettet til å bibringe relativ rotasjon.

Ytterligere særtrekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningene som viser en spesiell utførelse som er gitt bare som eksempel, og der fig. 1 viser et riss sett fra undersiden av en manipulator ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et snitt etter linjen II - II på fig. 1, fig. 3 viser et snitt etter linjen III - III på fig. 2, og fig. 4 viser et snitt etter linjen IV - IV på fig. 2.

Manipulatoren omfatter en rotasjonsmessig fiksert basisdel 2 som bærer en første del 4 som på sin side bærer en andre del 6 som på sin side bærer en tredje del eller sluttutøver 8. Basisdelen 2 og den første del 4 avgrenser til sammen et sylindrisk rom som rommer en ringformet drivanordning og utveksling som er betegnet med 10. Drivanordningen og utvekslingen 10 forbinder delene 2 og 4 og er innrettet til å rotere delen 4 i forhold til delen 2 om en akse 12. På liknende måte er den andre del 6 forbundet med den første del 4 ved hjelp av en ytterligere, ringformet drivanordning og utveksling 14 som rommes i et sylindrisk rom som' er omsluttet av de første og andre deler og som er innrettet til å rotere den andre del 6 i forhold til den første del 4 om en andre akse 16 som er skråttstilt i for-o

hold til den første akse i en vinkel på ca. 120 . På liknende måte er den tredje del 8 forbundet med den andre del 6 ved hjelp av en tredje, ringformet drivanordning og utveksling 18 som rommes i et sylindrisk rom som er avgrenset av de andre og tredje deler og er innrettet til å rotere den tredje del 8 om en tredje akse i forhold til den andre del. Drivanordningene 10, 14 og 18 er av generelt konvensjonell konstruksjon og er således ikke beskrevet i detalj og er vist bare skjematisk.

Forbundet med den første del 4 ved hjelp av et antall skruer 22 er en felles bærer eller kassett 24 med hvilken et første speil 26 og et andre speil 28 er stivt forbundet. Det første speil er beliggende på den første akse 12 og er plassert for å reflektere en strålebunt som er sammenfallende med aksen 12, på det andre speil 28 som er plassert på den andre akse 16.

På liknende måte bærer den andre del 6 en avtag-bar bærer eller kassett 30 med hvilken et tredje speil 32 og et fjerde speil 34 er stivt forbundet. Det tredje speil 32 er innstilt eller plassert slik at den strålebunt som reflekteres fra det andre speil 28, innfaller på og deretter reflekteres inn på det fjerde speil 34 som på sin side er slik innstilt eller plassert at den strålebunt som innfaller på dette, reflekteres i en retning som er parallell med og fortrinnsvis sammenfallende med den tredje akse 20.

Slik som best vist på fig. 2, er de forskjellige deler .2, 4, 6 og 8 og kassettene 24 og 30 forsynt med passende hull ved hjelp av hvilke en strålebunt hvis akse er sammenfallende med den første akse 12, faller inn på det første speil, og deretter reflekteres til de andre, tredje og fjerde speil, og deretter forlater manipulatoren

langs den tredje akse.

Ved hjelp av passende rotasjon av de første, andre og tredje deler kan strålebunten dirigeres i hvilken som helst ønsket retning, og hva som er enda viktigere, den kan dirigeres og fokuseres valgfritt på et arbeidsstykke på hvilket et verktøy som kan bæres av sluttutøveren, har utført eller vil utføre en operasjon.

I denne foretrukne utførelse aktiveres og styres forskjellige drivanordninger elektrisk, og det vil innses at hver av disse kan styres ved hjelp av manuelle signaler. I dette tilfelle er imidlertid drivanordningene forbundet med en felles logikkenhet, dvs. en datamaskin, som er passende programmert slik at strålebunten kan dirigeres automatisk til hvilket som helst antall ønskede steder i en ønsket sekvens.

Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen tillater således en laserstråle å overføres gjennom en sammenfallende treaksemanipulator på en måte som gjør det mulig for speilene, av hvilke bare fire er nødvendig, og monteres på stiv måte til respektive partier av manipulatoren uten behov for tilveiebringelse av kompenserende vinkelbevegelse av hvert speil. Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen er således både enkel og billig å fremstille.

Claims (7)

1. Manipulator omfattende en første del (4) som er montert for å rotere om en første akse (12) og bærer en andre 5 del (6) som er montert for å rotere om en andre akse (16) som er skråttstilt i forhold til den første akse, idet den andre del (16) bærer en tredje del (8) som er montert for å rotere om en tredje akse (20) som er skråttstilt i forhold til den andre akse (16), idet de første, andre og tredje akser (12, 16, 20) to passerer gjennom et eneste punkt, karakterisert ved at første og andre speil (26, 28) bæres av den første del (4) og er montert for å rotere med denne, idet det første speil (26) er beliggende på den første akse akse (12) og er innstilt for å reflektere en strålebunt av elektromagnetisk stråling som er i 15 hovedsaken parallell med den første akse (12), direkte på det andre speil (28) som er beliggende på den andre akse (16), at tredje og fjerde speil (32, 34) bæres av den andre del (6) og er montert for å rotere med denne, at det tredje speil (32) er beliggende på den andre akse (16) og er innstilt for å reflektere 20 den strålebunt som reflekteres fra det andre speil (28), på det fjerde speil (34), og at det fjerde speil (34) er beliggende på den tredje akse (20) og er innstilt for å rette strålebunten i hovedsaken parallelt med den tredje akse (20).

2. Manipulator ifølge krav 1, karakteri-25s e r t ved at de første og andre speil (26, 28) er for bundet med en felles bærer (24) som bæres løsbart av den første del (4).

3. Manipulator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de tredje og fjerde speil (32, 30 34) er forbundet med en felles bærer (30) som bæres løs-bart av den andre del (6).

4. Manipulator ifølge krav 1, karakterisert ved en drivanordning (10, 14, 18) som er innrettet til å rotere i det minste den ene av de første, 35 andre og tredje deler (4, 6, 8) om sin respektive akse (12, 16, 20).

5. Manipulator ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved en rotasjonsmessig fiksert basisdel (2) som bærer den første del (4), og en første, ringformet drivanordning (10) som er anbrakt rundt den første akse (12) og mellom basisdelen (2) og den første del (4) for å rotere den første del (4).

6. Manipulator ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved en andre, ringformet drivanordning (14) som er anbrakt rundt den andre akse (16) og mellom de første og andre deler (4, 6) for å rotere den andre del (6) .

7. Manipulator ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved en tredje, ringformet drivanordning (18) som er anbrakt rundt den tredje akse (20) og mellom de andre og tredje deler (6, 8) for å rotere den tredje del (8).