NO845037L - Leddmekanisme - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en leddmekanisme i hvilke flere ledd er forbundet i serie for på den måten å oppnå en myk elastisitet. Nærmere bestemt vedrører den en leddmekanisme som kan bli bøyd i enhver retning og i hvilke en svært presis plassering av distalenden av leddmekanismen kan oppnås, høy holdbarhet, mykhet og stivhet kan oppnås, og som er fordelaktig for armer eller hånd-ledd på roboter eller manipulatorer, etc.

Som et eksempel på en myk leddmekanisme, er en robotarm som beskrevet i den ålment tilgjengelige japanske patentsøknad nr. 57-66890 allerede kjent. Denne robotarm er bygd slik at, som vist i figur 165 la, de lukkede ringformede bindeledd A,B,C er sammenlenket som et kjede. De tilstøtende bindeledd er forbundet ved dreiende forskyvbare ledd J i hvilken en aksiell forskyvning og en svivelbevegelse kan utføres simultant. Alternerende bindeledd er svivelbevegbart forbundet til hverandre ved kuleledd BJ anordnet på en senterakse av leddene. Et fast maskinbord M og det proksimale bindeledd A er svivelbart forbundet ved et kuleledd BJ-^, og det andre bindeledd B er også forbundet til det fastsatte maskinbord M med et kuleledd B^.

I tilfelle av den ovenfor beskrevne robotarm, blir det proksimale bindeledd oscillert (ved ikke viste innretninger) i forhold til maskinbordet M i et horisontalplan (figur 1) som holder bindeleddet A rundt kuleleddet BJ^. Denne oscillering bevirker alle bindeleddene å svive i sviveretningen. Det betyr, at hver av leddene undergår en sidebevegelse, slik at en fullstendig glatt svivebevegelse kan tilveiebringes og en bøyelig arm kan også oppnås .

Imidlertid, i tilfelle av den ovenfor beskrevne robotarm, når bindeleddet A sviver i et vertikalplan som krysser ved en rett vinkel med et horisontalplan (figur 1) inneholdende bindeleddet A ovenfor, for eksempel, ved en vinkel a, ved kuleleddetBJ^, vist i figur lb, et element som forbinder bindeleddet A til bindeleddet B, er fastsatt til bindeleddet A ved en rett vinkel der-til, slik at etter sviveoperasjonen, har bindeleddet en hellings-vinkel på i forhold til vertikalplanet .

I sin tur, i tilfelle av bindeleddet B, sviver bindeleddet B kun ved en vinkel a2på grunn av en sviveoperasjon av det ovenfor nevnte bindeledd A rundt kuleleddet BJ2(anbragt ved den faste posisjon). Det kan lett sees at a, er forskjellig fra2, på grunn av de forskjellige rotasjonssentre av bindeleddene A,B. Sammen med denne bevegelse blir elementet X-^ også gitt helling ved en vinkel på i forhold til vertikalplanet Y, (til X-^) .

Under dreiing er elementet X^fast ved en rett vinkel til bindeleddet A som beskrevet ovenfor, slik at elementet X^må gis helling ved en vinkel på i forhold til vertikalplanet Y^på grunn av sviveoperasjonen av bindeleddet A. Følgelig

kan vinkelen i forhold til vertikalplanet Y^ikke oppnås. Det betyr, at elementet X^ikke kan opprettholde en rett vinkel i forhold til de øvre og nedre sider B^og B2av bindeleddet B. Følgelig kan elementet X^kun bli gitt helling ved en vinkel av { - a ) i forhold til sidene B^ og , som er normal til sidene B^og B2 .

Imidlertid, siden bindeleddet B er naturlig sammensatt av høy-fast materiale, blir avstanden mellom sidene B^og B2som dan-ner bindeleddet B holdt konstant, og lengden av elementetX^blir også holdt konstant. Videre kan avstanden mellom det dreiende, forskyvbare ledd J, J ved begge ender av elementet, ikke varieres, slik at elementet X^ blir holdt ved en rett vinkel i forhold til sidene B^og B2, og elementet X^ kan ikke gis helling kun ved en vinkel på { a^~a .. ) i forhold til sidene B3og B4.

Derfor, i tilfelle av robotarmen som beskrevet ovenfor, er bøyeretningen begrenset i horisontalplanet som inneholder bindeleddet A vist i figur la. Det betyr at armen ikke kan bøyes i en retning normalt til den tidligere bøyeretning, så denne arm er ikke istand til å bli bøyd i enhver retning.

Denne type av robotarm har den ulempe at hvis armen blir vridd, ved en påføring av ytre kraft, avtar svivefunksjonen av det dreiende forskyvbare ledd J, og en glatt svivebevegelse kan ikke utføres på grunn av en såkalt forvridd tilstand.

Det betyr, for eksempel, antatt av at det mellomliggende bindeledd B er tatt ut som vist i figur 2, hvis et vridningsmoment indikert ved en pil 1 blir påført til bindeleddet B,

blir de fire sider B^,B2,B3 og B^ som utgjør bindeleddet B forskjøvet til B^1,B2',B^V og B^' som anskueliggjort i figuren, hvor det dreiende forskyvbare ledd J]_'^4°9^2' ^3 ^astsatt til-sidene B^og B2blir forskjøvet til posisjonene J]_''J4' 0<? J2' ' 1/ henholdsvis, og avstandene J^'J2°9J3'J4rae^om ^en øvre og nedre dreiende forskyvbare ledd blir forskjøvet til J±'' J2'

og<J>3',<J>4'.

Ved dreiing, har denne type av robotarmer den ulempe av, siden de øvre og nedre dreiende forskyvbare ledd og J2er forbundne ved et element X, og likeledes de øvre og nedre forskyvbare ledd og er forbundne ved elementet X2slik at deres avstander ikke kan varieres som beskrevet ovenfor, hvor en påføring av vridningsmoment til bindeleddet B som nevnt ovenfor kan bevirke en kraft som forhindrer forskyvning av hver av de dreiende forskyvbare ledd Ji~J4• Samtidig kan hvert av de dreiende, glid-bare ledd Jj_~J4 bli forvridd i forhold til hver av sidene B^

og B2som resulterer i at glidefunksjonen for hver av de dreiende forskyvbare ledd reduseres og bøyeoperasjonen ved hvert av leddene gjøres lik 0.

Slike ulemper som ovenfor nevnt er basert på det faktum at denne type av robotarmer har det dreiende forskyvbare ledd ved en stilling forskjøvet fra aksen G av hvert av bindeleddene og har en forbindelse mellom de øvre og de nedre dreiende forskyvbare ledd, for eksmepel J1og J2 med elementet X1osv. på en slik måte at avstanden mellom den kan holdes konstant.

Robotarmen beskrevet ovenfor har videre ulemper i at de ovenfor nevnte dreiende forskyvbare ledd J er nødvendig for å bevirke at festeposisjoner av elementene X^og X^i forhold til sidene B-^eller B^skal være variable. Det dreiende forskyvbare ledd J har vanligvis et kulelager i seg, og en øket lastekapasitet av kulelageret kan kreve anvendelsen av et kulelager med større dimensjon. Det dreiende forskyvbare ledd J er, som vist i figur 1 plassert ved den ytterste del av leddmekanismen, slik at anvendelsen av et kulelager med stor dimensjon bevirker at hele leddmekanismen nå være av en større dimensjon. Videre passerer sidene B-^og B^ gjennom kulelagre, slik at elementet X-^fremviser et smalt sviveområde i forhold til siden B-^etc. og en stor bøyevinkel kan ikke oppnås.

Som beskrevet ovenfor, viser denne type robotarm ytterligere ulemper som siden kulelagre ifølge ovenfor ikke kan gjøres stort, kan lengden F av sidene B-^ og B2gi glidende kontakt med kulelagre ikke gjøres lang. Samsvarende, fremstilles en vesentlig slakke av sidene B^og B^i forhold til elementene X^og X2og en nøyaktig plasseringspresisjon kan ikke oppnås.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en leddmekanisme i hvilke ulempene funnet i den konvensjonelle type av leddmekanisme beskrevet ovenfor, er vesentlig forbedret eller fullstendig eliminert.

En leddmekanisme i samsvar med foreliggende oppfinnelse har

et flertall av mellomliggende bindeledd forbundet lignende et kjede som er sammenlenket, slik at de kan svives i forhold til hverandre i enhver retning gjennom universalledd. Både kuleledd og glidelegg er anordnet på hver av aksene av den fremre og bakre enden for hvert av de mellomliggende bindeledd, og alternerende mellomliggende ledd er forbundet gjennom de ovenfor nevnte kuleledd og glideledd forbundet i serie.

Figur la er en perspektiv skisse som viser en skjematisk fremstilling brukt for å illustrere det tekniske konsept av en konvensjonell type av en robotarm, figur lb er en skjematisk skyveprojeksjon som viser en tilstand i hvilken en konvensjonell type robotarm blir

bøyd,

figur 2 er en skisse som viser et teknisk konsept i hvilke noen ledd i en konvensjonell type robotarm er defor-mert under påvirkning av ytre krefter,

figur 3 er et plant toppriss som viser en leddmekanisme med fire ledd som er en første foretrukken utførelse av

foreliggende oppfinnelse,

figur 4 er en snittskisse tatt langs linjen A-A i figur 3, figur 5 er en perspektivskisse som viser en skjematisk fremstilling av leddmekanismen vist i figurene 3 og 4

(som viser en mekanisme av fem ledd),

figur 6a er et plant toppsnitt som viser en leddmekanisme med fire ledd som er en andre foretrukken utførelse av

den foreliggende oppfinnelse,

figur 6b er et delsnitt som langs'linjen B-B i figur 6a, figur'7 er et delsnitt fra siden som viser en bøyd tilstand av hvert av bindeleddene når håndleddmekanismen i den andre foretrukne utførelse vist i figurene 6a

og 6b er bøyd i et vertikalplan,

figur 8 er en skjematisk sideprojeksjon som viser en skjematisk fremstilling av leddede bindeledd hvor leddmekanismen vist i figur 5 (det vil si, den første foretrukne utførelse) er i sin bøyde tilstand.

Figur 9 er en perspektivskisse for å vise en tilstand i hvilke en håndleddsmekanisme er utstrakt.

Idet det nå vises til figur 3 og de etterfølgende figurer,

vil de foretrukne utførelser av foreliggende oppfinnelse bli beskrevet for deres bedre forståelse.

Ordene "horisontal" og "vertikal" brukt i den følgende beskrivelse refererer kun til visse retninger på tegningene.

De bør tolkes stort sett til å referere til enhver retning normalt til en robotarm som er gitt en vinkel i en eller annen retning ved å dreie og svinge robotarmen.

I figurene 3-5, som viser en utstrakt tilstand av håndleddmekanismen, er elementet 2 en aksel fastsatt til den proksimale enden av robotarmen. Elementet 2 er brukt for å feste håndleddsmekanismen til robotarmen (ikke vist). Elementet 2

er integrert fastsatt ved en rett vinkel til en svivende aksel 4 av et universalledd Uq hvilket tjener som grunnelementet av håndleddsmekanismen.

Flere strukturer av universalledd Uq er allerede vel kjent i faget. For eksempel kan den ovenfor beskrevne svivende aksel 4 og en svivende aksel 5 normalt til sviveaksen 4 anordnes roterbart ved en ringformet koblingsring Cq, henholdsvis. I

dette tilfellet, når svivelakselen 4 er fastsatt i en horisontalretning som vist i figur 5, er koblingsringen Cq roterbar rundt svivelakselen 4 i et vertikalplan. Likeledes, er svivelakselen 5 roterbar i et plan (horisontalplanet) normalt til en akse av den ovenfor nevnte svivelaksel 5, slik at en ramme 6 fastsatt til svivelakselen 5 er støttet ved elementet 2 på en slik måte at den kan bli dreid i enhver retning rundt et senter-punkt Oq av universalleddet Uq hvor aksene av de to svivelaksler 4 og 5 skjærer hverandre.

Strukturen av et universalledd Uq slik som det er beskrevet ovenfor kan anvendes for påfølgende universalledd uj_'U2

på samme måte som ovenfor. Den viste struktur er kun et eksempel av kjente universalledd, og den foreliggende oppfinnelse er ikke begrenset til bruken av universalledd bygd opp i samsvar med det foregående. Det er mulig å anvende forskjellig slag av velkjente konstruksjoner som et universalledd.

Som beskrevet ovenfor, er rammen 6 fastsatt til svivelakselen

5 og dreibar rundt svivelakselen 5. Til rammen 6 er på dreibar måte forbundet drivstaven 7a og 7b, hvilke er aksielt resipro-kerbare langs elementet 2 gjennom kulekoblingen 8a og 8b.

Både en simultan og en alternativ aksiell bevegelse av forbindelsesstavene 7a og 7b i forhold til,elementet 2 bevirker rammen 6 å bli dreid ved en hvilken som helst vinkel rundt svivelakslene 5 eller 4, og muliggjør rammen 6 å peke i enhver retning.

Til rammen 6 er det fast innspent en i hovedsak ]- formet bindeledd 9 sammensatt av fremover ragende høyre og venstre elementer 9a og 9b, og et element 9c anordnet ved distalend-ene av elementene 9a og 9b. Til elementene 9a og 9b er fastsatt en horisontal svivelaksel 10 av et universalledd U^.

Det distale endeelement 9c er fastsatt til et felles glideledd hvor aksen av denne skjærer aksen til Jq av elementet 2 ved

V

Det glidende ledd S, er sammensatt av en sylinder 11 og et stempel 12 aksielt og glidbart innsatt i sylinderen 11. Stempelet 12 er forbundet ved sin distalende til et kuleledd B^sent-rert på aksen av glideleddet S^.

Kuleleddet B^er sammensatt av et konkavt sfærisk lag 13

og en kule 14 roterbart rommet i det sfæriske laget 13. Distalenden av stempelet 12 er fastsatt til kulen 14.

Konstruksjonen av glideleddene Sq,S2/S.j... og kuleleddene Bq, B2,B3...., er de samme som de i glideleddene S.^og kuleleddet Bl-

Det første mellomliggende bindeledd L, er sammensatt av et vertikalt element 15a i dens proksimale ende og et horisontalt element 15b ved dens distale ende som vist i figur 5 og langsgående element 15c, 15d, som forbinder endeelementene 15a,15b for å danne en lukket ringformet form. Elementene 15a,15b er forbundet til det U-formede bindeledd 9 for å danne en kjedelignende formasjon.

Mellom bindeleddene 9 og L, kan likeledes påføres til påfølg-ende andre, tredje mellomliggende bindeledd L,,,]^ Det betyr, at det andre mellomliggende bindeledd L2er forbundet til det første mellomliggende bindeledd L^, og det tredje mellomliggende bindeledd L 3 er forbundet til det andre mellomliggende bindeledd L2, for å danne en kjedelignende formasjon, og alle de mellomliggende ledd er bygd opp på samme måte som det første mellomliggende bindeledd L-^. Særlig det vertikale element ved den proksimale enden, det horisontale element ved den distale ende og de to langsgående element for forbindelse av endeelementene er forbundet for å danne en lukket ringformet form.

Hver av de mellomliggende bindeledd har et kuleledd og et glideledd plassert ved sine motstående ender, og kuleleddene og glideleddene er forbundet i serie. Følgelig er alternerende mellomliggende ledd forbundne til å danne de bøyende deler av leddmekanismen .

For eksempel er sylinderen lia av glideleddet 1Q på aksen JQav elementet 2 i figur 5 fast forbundet til et element 15a anordnet ved den proksimale enden av det første mellomliggende bindeledd L^, og et element 15b anordnet ved den distale enden av det første mellomliggende bindeledd L, er likt med og fast forbundet til et kuleledd B2lokalisert på aksen av det første mellomliggende mellomledd L^.

Glideleddet 1Q er forbundet i serie til kuleleddet BQ på elementet 2. Med henvisning til det andre mellomliggende bindeledd L2, er et element 16a ved den proksimale enden av denne fast forbundet til det sfæriske overflatelaget 13 av kuleleddetB^og et element 16b ved den distale enden av denne er fast forbundet til glideleddet S^ på aksen av det andre mellomliggende bindeledd L^.

Med henvisning til det tredje mellomliggende bindeledd L^, siden dette er det siste mellomliggende bindeledd i eksempelet vist i figur 5, har et element 17a ved den proksimale enden av denne et glideledd på aksen av det tredje mellomliggende bindeledd L^. Imidlertid er det ikke nødvendig å anordne et kuleledd ved den distale enden. Det er også mulig å forbinde et fjerde mellomliggende bindeledd ved den distale ende av det tredje mellomliggende bindeledd L-. for å øke antallet av leddv I et slikt tilfelle, er et kuleledd anordnet ved den distale enden av det tredje mellomliggende bindeledd L-. og er forbundet til det fjerde mellomliggende bindeledd.

Som beskrevet ovenfor, er kuleleddet Bq og glideleddet Sq forbundet i serie, hvor glideleddet S^ og kuleleddet B^er forbundet i serie, og påfølgende første mellomliggende bindeledd og det tredje mllomliggende bindeledd L, er forbundne med en seriekobling mellom kuleleddet B2og den distale ende av det første mellomliggende bindeledd L-, og glideleddet S2ved den proksimale enden av det tredje mellomliggende bindeledd L^. Likedan er det andre mellomliggende bindeledd L2og det fremste bindeledd L^(det femte bindeledd L^er sammensatt av noe mer enn et element 18a ved den proksimale ende) tilknyttet slik at et glideledd S^fastsatt til et element 16b ved den distale enden av det andre mellomliggende bindeledd L2og et kuleledd B^fastsatt til den proksimale enden av det fremste bindeledd L^er forbundet i serie.

Som beskrevet ovenfor er de tilstøtende mellomliggende bindeledd L^,L2,L3 og det fremste bindeledd L^forbundet likt et kjede og lenket slik at de kan bli svivet i enhver retning gjennom hver av de første til fire universalleddene U]_'U2,U^

og U- anordnet ved deres kryssende deler.

Det betyr at det første universalledd U, er anbragt ved den kryssende del mellom bindeleddet 9 og det første mellomliggende bindeledd L^. Den horisontale svivelaksel 10, 10 av det første universalledd er fast ved en rett vinkel til elementene 9a,9b av det første bindeledd 9 som beskrevet ovenfor, hver av de vertikale svivelaksler.19, 19 er forbundet med en rett vinkel til hver av elementene 15c,15d ved det første mellomliggende ledd L^. Likeledes er hvert av de horisontale svivelaksler 20, 20 av det andre universalledd U2som forbinder det første mellomliggende bindeledd L^til det andre mellomliggende bindeledd L2fastsatt ved en rett vinkel til elementene 15c, 15d av det første mellomliggende bindeledd L-^, og de vertikale svivelaksler 21, 21 er fastsatt ved en rett vinkel til elementene 16c, 16d, som utgjør det andre mellomliggende bindeledd<L>2.

Det tredje og fjerde universalledd U_. og U. er bygd opp på samme måte. De horisontale svivelaksler 22 av det tredje universalledd U_. er anordnet ved den kryssende del mellom de to mellomliggende bindeledd L2og det tredje mellomliggende bindeledd L^ og er fastsatt ved en rett vinkel til elementene 16c, 16d som utgjør det andre mellomliggende bindeledd L2, og hver av de vertikale svivelaksler 23, 23 er fastsatt ved en rett vinkel til hver av elementene 17c,17d som utgjør det tredje mellomliggende bindeledd L^. De horisontale svivelaksler 24, 24 av det fjerde universalledd som forbinder det tredje mellomliggende bindeledd L^ til det fremste bindeledd L^, er fastsatt ved en rett vinkel til elementene 17c, 17d av det tredje mellomliggende bindeledd L^ og hver av de vertikale svivelaksler, 25, 25 er fastsatt ved en rett vinkel til hver av elementene 18c,18d, som utgjør en del av det fremste bindeledd L^ .

I den første foretrukne utførelse, som beskrevet ovenfor, siden universalleddet utgjør det fremste ledd, krever det fremste bindeledd L^som rager fra universalleddet fremmad kun en del som beskrevet ovenfor, og en verktøyholderaksel 27 for bruk til å holde verktøy slik som en sprøytepistol eller en sveise-brenner etc. gjennom festeelementer 26 som er festet til en leddring som er del av det fremste universalledd .

En støttemekanisme for hvert av leddene i den ovenfor nevnte håndleddsmekanisme vil nå bli beskrevet-.

Når drivstavene 7a, 7b er fastsatt ved en ønsket posisjon og rammen 6 er holdt ved en rett vinkel til aksel Jq av elementet 2, er svivelakslene 4,5 fast ved en rett vinkel til hverandre og til aksel Jq . Følgelig, hvis et plan utgjort av universalleddet Uq er holdt ved en rett vinkel i forhold til aksen Jq av elementet 2 som er fast til robotarmen, kan universalleddet Uq og rammen 6 ikke utføre en horisontal dreiebevegelse på grunn av den faste svivelaksel 4. Videre er universalleddet Uq og rammen 6 festet i deres vertikalretning av drivstavene 7a,, 7b slik at de er fastsatt i en retning normalt til aksen av det faste element 2. Således er det faste bindeledd 9 som rager forover fra rammen 6 ved en rett vinkel til denne, støttet og festet i et horisontalplan som vist.

Selv om det første mellomliggende bindeledd L, er støttet ved det første universalledd U^som beskrevet ovenfor på en måte slik at det kan svives i enhver retning i forhold til det første bindeledd 9, er kuleleddet Bq til stede på aksen Jq av elementet 2 som et fast punkt. Videre er kuleleddet Bq fast ved en rett vinkel i forhold til glideleddet Sq montert på elementet 15a av det første mellomliggende bindeleddL^, slik at senteret 0Q av universalleddet UQ, kuleleddet Bq og glideleddet SQer anordnet på aksen JQi en linje. Videre er elementet 15 (som er normalt til glideleddet Sq) understøttet ved en rett vinkel i forhold til aksen Jq og aksen av det første mellomliggende bindeledd L, og aksen Jq sammenfaller derfor.

På denne måten, når det første mellomliggende bindeledd L, er støttet og fastsatt i en horisontalretning, er senteret

av det andre universalledd l]^også anordnet på aksen Jq, og glideleddet S^ fast til elementet 9c ved endene av elementene 9a,9b av det første bindeledd 9 også sammenfallende aksen Jq.

Følgelig er glideleddet S^, kuleleddet B^, og senteret 02alle anordnet på aksen Jq, som resulterer i at det andre mellomliggende bindeledd L2også er støttet og festet i en horisontal retning.

Likeledes,erv det tredje mellomliggende bindeledd L^og det fremste bindeledd L^også støttet og festet i retningen av aksen Jq av elementet 2 (det vil si, i en horisontalretning), slik at de mellomliggende bindeledd L^,L2og. L^ og det fremste bindeledd L^er alle anordnet på en linje som vist i figur 5. Denne tilstand korresponderer med en rett utstrakt tilstand av håndleddsmekanisme. I denne tilstand,, er verktøyholderakselen 27 ved den distale ende av håndleddsmekanismen støttet of festet på en forlenget linje av elementet 2 og er koaksiell med denne.

Videre, med henvisning til figurene 7 og 8, vil en operasjon i hvilke håndleddsmekanismen blir bøyd i vertikalplanet bli beskrevet .

For enkelthets skyld er det antatt at senteret Oq av universalleddet Uq er til å begynne ved a, senteret av kuleleddet Bq er til å begynne med ved b, senteret av det første universalledd Uq er til a begynne med ved c, senteret av kuleleddet B, er til å begynne med ved d, senteret 0^av det andre universalledd U2er til å begynne med ved e, senteret av kuleleddet B2er til å begynne med ved f, senteret av det tredje universalledd U^ er til å begynne med ved g, senteret av kuleleddet B^er til å begynne med ved h, og senteret av det fjerde universalledd U^er til å begynne med ved _i.

Først,når drivstaven 7a blir beveget bakover som vist ved en pil 28a og drivstaven 7b blir beveget fremmad den samme avstanden som vist ved en pil 28b, blir rammen 6 som er dreibart støttet rundt svivelakselen 4 av universalleddet Uq gitt helling ved en i vinkel på.(X rundt svivelakselen 4. Det første bindeledd 9, som er fast ved en rett vinkel til rammen 6, blir også likedan gitt helling.

Posisjonen av senteret b av kuleleddet Bq er fast på aksen Jq av elementet 2, mens posisjonen av senteret c av det første universalledd U, festet til det første bindeledd 9 blir for-skjøvet til punktet C ^. Følgelig dannes et triangel X-^ ved de faste punkter a og b og senterpunktet av det første universalledd U-^ (se figur 8). Vinkelen formet ved linjen som sammenknytter punktene b og c-^og linjen som sammenknytter punktene a og er<i>definert som (g .

Senteret c av det første universalledd U, i dets tilstand av en rett linje vist i figur 5 er forskjøvet til punktet med en radius av a_c. Samtidig, hvis avstanden bc var konstant, ville punktet c bli forskjøvet til en posisjon c ^'. Siden posisjonene og c^' er forskjellige, ville svivebevegelsen av det første bindeledd 9 ovenfor være umulig. Imidlertid, i samsvar med foreliggende oppfinnelse, blir kuleleddet Bq og det første universalledd U1 forbundet ved glideleddet SQ, slik at avstanden bc kan bli forlenget eller avkortet, og punktet c kan bli forskjøvet til posisjonen c^ i overensstemmelse med en konstant radie av ac eller ac^- det betyr, at avstanden ac er lik med avstanden ac^.

Videre, siden kuleleddet BQ og det første universalledd er forbundet ved glideleddet Sq, blir kuleleddet BQ, glideleddet 'Sq, og det første universalledd holdt i deres tilstand av en rett linje som vist i figur 8. Følgelig blir det første mellomliggende bindeledd L, som har glideleddet SQ montert på den proksimale endedelen på aksen av denne også anordnet på linjen dc^.

I tilfelle av det andre universalledd U2 og kuleleddet B^, er de anordnet på aksen av det første mellomliggende bindeleddL^. Følgelig er kuleleddet BQ glideleddet SQ, det første universalledd U^, det andre universalledd U2og kuleleddet B2, alle anordnet på en linje på aksen av det første mellomliggende bindeledd L1.

Som beskrevet ovenfor blir en vinkel formet ved den linjen som sammenbinder punktene b og c-^ og linjen som sammenknytter punktene a og c^, og glideleddet S^anordnet på aksen av det første mellomliggende bindeledd L-^. Følgelig er det første mellomliggende bindeledd, L, og glideleddet S-^ også gitt helling ved vinkelen >$ i forhold til det første bindeledd L^. Videre er kuleleddet B, lokalisert på en forlenget linje av aksen av det første bindeledd 9 og er bragt i avstand fra det andre unviersalledd U2ved en spesifisert avstand (de).

Følgelig er posisjonen av senteret d^ av kuleleddet B^ beting-elsesløst definert, og et triangel X2er formet ved senterpunktet e^av det andre universalledd U2og punktene c-^og d^.

' Selv om tilstanden av en rett linje vist i figur 5 som bringer senterpunktet d av kuleleddet B^på aksen av det første mellomliggende bindeledd L^, bevirker tilstanden vist i figur 8 senterpunktet d av kuleleddet B^ å bli forskjøvet fra aksen av det første mellomliggende bindeledd til posisjonen d^. ) Avstanden mellom punktene e^ og d^er holdt konstant, slik at avstanden mellom punktene og d^må varieres. En variasjon av denne avstand akkomoderes ved glideleddet S^. På denne måten blir det andre mellomliggende bindeledd L2gitt helling kun ved en vinkel Y i forhold til det første mellomliggende 3 bindeledd rundt det andre universalledd U2.

I den samme operasjon, blir senterpunktet f av det første kuleledd B2montert på distalenden av det første mellomliggende bindeledd forskjøvet til punktet f^. Samtidig er det tredje 3unviersalledd U-. anordnet på det andre mellomliggende binde-'ledd L2sammen med det ovenfor beskrevne kuleledd B^og det andre universalledd U2. Videre blir glideleddet S^montert på distalenden av det andre mellomliggende bindeledd L2»Senterpunktet g av det tredje universalledd U., blir forskjøvet til -posisjonen g^, og et triangel X., blir formet ved e^, f^og g^. I avstand mellom bindeleddet B2og det tredje universalledd U-. på grunn av bevegelsen av forbindelsesstavene 7a, 7b er akkomo-dert ved glideleddet S2 .

Kuleleddet B2, glideleddet S2, det tredje universalledd , og det fjerde universalledd er anordnet i en linje på det tredje mellomliggende bindeledd . Følgelig blir en bøyevinkel 6 rundt det tredje unviersalledd U., formet mellom det andre mellomliggende bindeledd L2og det tredje mellomliggende bindeledd L3 .

Ved denne bøyevinkel 6., blir senterpunktet h av kuleleddet B-. funnet på den forlengede linje av det andre mellomliggende bindeledd L2forskjøvet til h_1. Et triangel X. blir dannet ved senterpunktet i^av det fjerde universalledd , g^, og .

Det tredje mellomliggende bindeledd og det fremste bindeledd L . divergerer ved en vinkel e . Derfor blir verktøyholder-akselen 27 anordnet på den forlengede linje av det fremste bindeledd L . rettet i en retning bøyd ved en vinkel e i forhold til det tredje mellomliggende bindeledd .

l

Således, hvis rammen 6 blir gitt helling ved en vinkel ai et vertikalplan fra dets tilstand normal til elementet 2 vist i figur 5, blir det første bindeledd 9 gitt helling ved vinkelen ol i forhold til elementet 2, det første mellomliggende binde->ledd L, gis helling ved en vinkel .3i forhold til det første bindeledd 9, det andre mellomliggende bindeledd L»gis helling ved en vinkel yyi forhold til det første mellomliggende bindeledd L^, det tredje mellomliggende bindeledd gis helling ved en vinkel'fii forhold til det andre mellomliggende bindeledd L^ r )og det fremste bindeledd og verktøyholderakselen 27 gis helling ved en vinkel z"i forhold til det tredje mellomliggende bindeledd .

Siden disse sviveretninger er tilstede i det samme vertikalplan, ^vil verktøyholderakselen 27, som var til å begynne med rettet i en horisontal retning som vist i figur 5, svives ved en størrelse korresponderende til a<+>6<+>y+ $+ e = 6' på grunn av hel-lingen av rammen 6 til vinkelen a . Følgelig kan håndleddet bli gradvist og mykt bøyd.

Når den ovenfor nevnte håndleddsmekanisme skal svives i et horisontalplan, blir drivstavene 7a og 7b bragt fremover eller trukket tilbake ved-den samme størrelse i retninger indikert ved pilen 28a eller 28b og rammen 6 dreies rundt svivelakselen 5 i et horisontalplan. Siden den bøyde tilstand av hver av leddene i dette tilfelle er den samme som den vist i figur 8,

vil den horisontale bøyeoperasjon ikke bli beskrevet ytterligere .

I tilfelle av den andre foretrukne utførelse, vist i figurene

6a, 6b og figur 7, er et distalendeelement og et proksimalt endeelement som utgjør hvert mellomliggende bindeledd parallelle med hverandre.. Dette betyr, at den andre utførelse er forskjellig fra den første utførelse vist i figur 3-5 i hvilke det distale og det proksimale endeelement av hvert mellomliggende bindeledd er ved en rett vinkel med hverandre. Imidlertid, er den andre utførelse lik med den første utførelse ved at endeelementet som tilstøter mellomliggende bindeledd er forbundet ved universalledd roterbare i alle retninger i forhold til hverandre. Følge-lig er funksjonen av den andre utførelse ganske den samme som den av mekanismen vist i figurene 3-5, og derfor vil en detaljert beskrivelse av den andre utførelse utelates.

I de ovenfor nevnte foretrukne utførelser, har en anvendelse av(den foreliggende oppfinnelse av en håndleddsmekanisme blitt beskrevet. Imidlertid er det åpenbart at leddmekanismen delt opp i samsvar med foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset til å fungere som en håndleddsmekanisme. For eksempel kan den foreliggende leddmekanisme anvendes som en armmekanisme i hvilkejelementet 2 er fast til en fastsatt blokk, en svivelblokk, eller båsisdelene av andre armer.

Som beskrevet ovenfor, tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en leddmekanisme i hvilke et flertall av-mellomliggende bindeledd forbundet som en kjede er sammenlenker slik at de kan svives i forhold til hverandre i enhver retning gjennom universalledd. Kuleledd og glideledd er anordnet på hver av aksene av de fremre og bakre ender av hvert av de mellomliggende bindeledd, og alternerende, mellomliggende bindeledd er forbundet ved de ovenfor beskrevne kuleledd og glideledd forbundet i serie. Følgelig er bøyeretningen av leddmekanismen ikke begrenset til én retning som forefinnes i konvensjonelle typer av robotarmer, og leddmekanismen kan bli bøyd eller svives i enhver retning.

Videre, siden glideledd som akkommoderer variasjonene i avstanden mellom komponenter ved leddene under bøying er anordnet på aksen av hver av de mellomliggende bindeledd, hvis vridning fremstilles ved leddmekanismen under en ytre kraft, oppstår hverken en blok-kering eller et øket overflatetrykk bevirket ved disse forvrid-ninger ved glideleddet, og en myk bøyeoperasjon oppnås alltid.

Både glideleddet og kuleleddet er anordnet ved en sentral del

av leddmekanismen hvor en tilstrekkelig rommengde er funnet - det vil si ved skjæringspunktet av aksene av hver av de mellomliggende bindeledd. Følgelig kan den ytre diameter og lengden av glideleddene og diameteren av kuleleddene være tilstrekkelig store, slik at den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en leddmekanisme i hvilke stivhet og holdbarhet mot ytre krefter er forbedret og som er istand til å holde en høy last, selv om leddmekanismen i seg selv er ganske liten av størrelse.

Videre er leddmekanismen bygd opp i samsvar med foreliggende oppfinnelse tilvirket slik at universalleddene, kuleleddene, og glideleddene har en høy stivhet og er istand til å holde en høy grad av nøyaktighet. Følgelig lykkes den foreliggende oppfinnelse i å tilveiebringe en leddmekanisme med en høy grad av stivhet, mindre slakke enn i mange tidligere kjente innretninger, og en ganske høy grad av presisjon i posisjoneringsoperasjoner.

Claims (1)

1. Leddmekanisme, karakterisert ved at:

   a) et flertall av mellomliggende bindeledd forbundet som et kjede er sammenlenket slik at de kan svivelbeveges i forhold til hverandre i enhver retning gjennom unviersalledd,

   b) kuleledd og glideledd er anordnet ved hver av aksene av de fremre og bakre ender av hver av de mellomliggende bindeledd, ,. og

   c) alternerende mellomliggende bindeledd er forbundet ved nevnte kuleledd og glideledd forbundet i serie.