RU2037696C1 - Rack mechanism - Google Patents
Rack mechanismInfo
- Publication number
- RU2037696C1 RU2037696C1 SU904894188A SU4894188A RU2037696C1 RU 2037696 C1 RU2037696 C1 RU 2037696C1 SU 904894188 A SU904894188 A SU 904894188A SU 4894188 A SU4894188 A SU 4894188A RU 2037696 C1 RU2037696 C1 RU 2037696C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- pins
- guides
- robot
- rack
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкции портального робота и приводному механизму, необходимому для портального робота. The invention relates to the design of a portal robot and a drive mechanism required for a portal robot.
Наиболее близким техническим решением является кремальерный механизм, включающий зубчатую рейку, выполненную в виде станины и зубьев, установленных с возможностью вращения относительно станины и выполненных в виде штырей, и зубчатое колесо, взаимодействующее с рейкой. The closest technical solution is a rack mechanism, including a gear rack made in the form of a frame and teeth mounted for rotation relative to the frame and made in the form of pins, and a gear wheel interacting with the rack.
Недостатком данного механизма является невысокая надежность и прочность путем обеспечения между штырями и зубьями нулевого угла давления. The disadvantage of this mechanism is the low reliability and strength by providing a zero angle of pressure between the pins and teeth.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и прочности. The technical result of the invention is to increase reliability and strength.
Для этого профиль каждого зубчатого колеса выполнен в виде инволюты, образованной основной окружностью, конгруэнтной начальной окружности зубчатого колеса. Станина выполнена в виде двух направляющих, установленных параллельно одна другой с зазором между ними, а штыри установлены в обеих направляющих с перекрытием зазора. Кроме того, механизм снабжен антифрикционными подшипниками, установленными в направляющих, а штыри размещены в этих подшипниках, направляющие выполнены съемными, а штыри имеют цилиндрическую форму. For this, the profile of each gear is made in the form of involute, formed by the main circle, congruent to the initial circumference of the gear. The bed is made in the form of two guides installed parallel to one another with a gap between them, and the pins are installed in both guides with overlapping gap. In addition, the mechanism is equipped with anti-friction bearings installed in the rails, and the pins are placed in these bearings, the rails are removable, and the pins are cylindrical.
На фиг. 1 изображена конструкция портального робота по изобретению; на фиг. 2 то же, вид спереди; на фиг.3 робот, установленный на мосту, вид справа; на фиг.4 зубчатое колесо, вид справа; на фиг.5 то же, план; на фиг.6 изометрический вид с частичным сечением зубчатой планки; на фиг.7 изометрический вид с частичным сечением, показывающим зубчатое колесо, сцепленное с зубчатой рейкой; на фиг.8 сцепленная зубчатая система; на фиг.9 кремальерный механизм, вид сбоку. In FIG. 1 shows the construction of a portal robot according to the invention; in FIG. 2 same front view; figure 3 robot mounted on the bridge, right side view; figure 4 gear, right side view; figure 5 is the same plan; Fig.6 isometric view with a partial cross section of the toothed bar; 7 is an isometric view with a partial cross section showing a gear engaged with a gear rack; Fig. 8 interlocked gear system; Fig.9 kremalyerny mechanism, side view.
Рабочая зона портала 1 состоит из прямоугольной коробки, имеющей размеры X, Y и Z, причем измерение Х больше измерения Y. The working area of the portal 1 consists of a rectangular box having dimensions X, Y and Z, and the dimension X is greater than the dimension Y.
Портал 1 состоит из четырех вертикальных опор 2-5. Опоры 4 и 5 расположены в одном ряду, а опоры 6 и 7 в другом ряду, параллельном первому. Верхние концы опор 8 и 9 соответственно состыкованы с первой направляющей 10, а верхние концы опор 11 и 12 со второй направляющей 13. Поперечные балки 14 и 15 создают дополнительную структурную жесткость портала. Portal 1 consists of four vertical supports 2-5.
Мост 16 перекрывает измерение Х рабочей зоны и перемещается по оси Y. Робот 17 установлен на мосту 16 и может перемещаться не только по оси Х, но также вверх и вниз по оси Z. Робот 17 содержит продольную опору 18 и головку 19 робота. Робот установлен на мосту 16 известными средствами. Мост 16 и робот перемещаются с помощью соответствующих силовых систем. The
Мост 16 установлен на линейных несущих направляющих 20 и 21, прикрепленных к верхней поверхности направляющих 10 и 13. Эти линейные несущие направляющие 20 и 21 несут линейные несущие полозья (не показаны), установленные в нижней части стабилизаторов 22 и 23, которые крепятся к любому концу моста 16. The
Линейные несущие полозья представляют собой многоконтактную сжимаемую конструкцию, в которой используются четырехрядная круглая конструкция. Linear skids are a multi-pin compressible structure that uses a four-row circular structure.
Движение моста 16 по оси Y или вдоль полозьев 13 и 10 осуществляется с помощью двигателей 24 и 25, установленных на любом конце моста 16. Двигатели 24 и 25 соединены с соответствующими зубчатыми редукторами 26 и 27. Зубчатые редукторы 26 и 27 необходимы для преобразования вращения с высокой скоростью вала двигателей 24 и 25 в медленное, но более мощное вращение на выходе зубчатых редукторов 26 и 27. Силовой бронекабель 28, связанный с двигателем и зубчатым редуктором 27, предназначен для размещения проводов, по которым питание поступает на двигатели. Второй бронекабель (не показан) связан с двигателем 24 и зубчатым редуктором 26. The movement of the
Выходной вал каждого из зубчатых редукторов (не показаны) соединен с соответствующим зубчатым колесом. Зубчатые колеса сцеплены с зубчатыми рейками 29 и 30 соответственно, установленными на внутренних боковых стенках соответствующих направляющих 13 и 10. Зубчатые рейки 29 и 30 и зубчатое колесо преобразуют вращательное движение вращаемых двигателем зубчатых редукторов в прямолинейное движение, позволяющее перемещать мост 16 по оси Y. The output shaft of each of the gear reducers (not shown) is connected to the corresponding gear. The gears are engaged with the
Таким образом, мост 16 перемещается с помощью вращаемых двигателем зубчатых редукторов 26 и 27, вращающих зубчатое колесо, сцепленное с зубчатыми рейками 29 и 30. Это позволяет перемещать мост 16 вдоль линейных режущих полозьев 20 и 21, прикрепленных к верхней части направляющих 10 и 13. Thus, the
В устройстве могут быть предусмотрены механизмы для выравнивания движения соответствующих сторон моста 16. Эти механизмы позволяют производить ход каждого конца моста 16 с одной и той же скоростью, за счет чего уменьшается перекос моста. Mechanisms may be provided in the device for equalizing the movement of the respective sides of the
Движение робота 17 по оси Х также осуществляется посредством силовой системы, состоящей из двигателя 31, зубчатого редуктора 32, зубчатого колеса 33 и зубчатой рейки 34. Двигатель 31 установлен на платформе 35 и сцеплен с зубчатым редуктором 32. Как и при движении по оси Y, платформа 35 устанавливается на линейных несущих направляющих, которые соединены с первыми линейными несущими полозьями 36, установленными на мосту 16. Зубчатое колесо 33 соединено с валом зубчатого редуктора и сцеплено с зубчатой рейкой 34, установленной на боковой стенке моста 16. Зубчатая рейка 34 установлена на всей длине моста. The movement of the
Таким образом, робот 17 перемещается по оси Х с помощью двигателя 31 и зубчатого редуктора 32, поворачивающего зубчатое колесо 33, которое в свою очередь сцеплено с зубчатой рейкой 34. За счет этого перемещается платформа 35, которая несет робот 17. Платформа 35 перемещается по линейным несущим полозьям 36, 37. Thus, the
Движение робота 17 по оси Z аналогично движению моста 16 по оси Y (фиг.3 и 4). Двигатель 38 соединен с зубчатым редуктором 39, который приводит в движение зубчатое колесо 40, сцепленное с зубчатой рейкой 41. Зубчатая рейка 41 и зубчатое колесо 40 аналогичны тем, которые используются для создания движения по другим осям. Силовой бронекабель 42 предназначен для локализации проводов, по которым питание подается к двигателю 37. The movement of the
Зубчатая рейка 41 установлена на продольной опоре 18 робота 17. В этом случае также используются линейные несущие направляющие (не показаны), установленные на платформе 43, на которой установлен приводимый в движение двигателем зубчатый редуктор 44. Указанные линейные несущие направляющие оперативно связаны с линейными направляющими полозьями, которые позволяют перемещать робот 17 по оси Z. Таким образом, робот 17 перемещается по оси Z вдоль линейной несущей 45 посредством приводимого в движение двигателем зубчатого редуктора 39, поворачивающего зубчатое колесо 54, сцепленное с зубчатой рейкой 41, которая затем позволяет перемещать платформу робота 17 вдоль линейных несущих полозьев 45 по оси Z. A
Головка 21 робота может доходить до любой точки в рабочей зоне, определяемой кожухом, имеющим размеры Х, Y и Z. Это возможно благодаря тому, что мост 16 перемещается по оси Y, а головка 21 робота может перемещаться по осям Х и Z. The
Робот 17, являющийся самой легкой частью портала, проходит по большему измерению или по оси Х. Таким образом, робот 17 может перемещаться более быстро по более длинному переходу /X/. Также ввиду того, что мост 16 проходит более короткое расстояние, также снижается потребность в большем ускорении моста, что приводит к тому, что мост может перемещаться между нужными точками при меньших нагрузках от сил ускорения. The
Зубчатое колесо 46 предназначено для установки на валах различных зубчатых редукторов и представляет собой модифицированную сложную шестерню, выполненную таким образом, чтобы каждый зуб точно сцеплялся с цилиндрическими штырями зубчатой рейки. Более конкретно зубчатое колесо входит в зацепление с зубчатой рейкой под углом давления нулевой степени. Зубчатое колесо 46 имеет множество зубьев 47. Начальная окружность 48 зубчатого колеса 46 задается передаточным числом. Высота головки зуба (расстояние от начальной окружности до наружного диаметра зубчатого колеса) обозначена позицией 49, а глубина (расстояние от начальной окружности до основания зуба) позицией 50. Профиль зуба над начальной окружностью является инволютой, которая модифицирована путем отсечки на вершине 51. Профиль зуба под начальной окружностью является несколько измененным круговым профилем. The
Зубчатая рейка 52 (фиг.7) состоит из направляющих 53 и 54 и станины 55, которая образует U-образный зазор 56. Штыри 57 выполнены в форме цилиндра и имеют размеры и промежутки, соответствующие размерам и форме зубчатого колеса 46. Штыри 57 установлены в направляющих 53 и 54 с зазором между ними таким образом, чтобы имелось пространство между нижней кромкой штырей 56 и верхней поверхностью станины 55. Штыри 58 вращаются в прецизионных роликовых подшипниках 59. Центры штырей 60 пересекают линию зубьев 61 зубчатого колеса 52. The gear rack 52 (Fig. 7) consists of
Другим отличием зубчатой рейки является удаляемая облицовка 62, установленная на наружной кромке направляющей 54. Эта облицовка может устанавливаться с помощью болтов 63 и 64. Another feature of the rack is a
Путем удаления болтов 63 и 64, а затем облицовки 62 штырьки 57 и подшипники 59 можно извлечь для ремонта или замены. Направляющая 53 также может иметь съемную облицовку. By removing
Начальная окружность 48 зубчатого колеса 46 является касательной к линии 65 зубьев зубчатой рейки 52, когда зубчатое колесо 46 сцепляется с зубчатой рейкой 52. Стороны зубьев ниже начальной окружности имеют правильные радиусы, которые имеют профиль в центральной области, обеспечивающий зазор в основании для штырей. Наружный диаметр зубчатого колеса 46 должен выбираться достаточно большим для обеспечения перекрытия между штырями 58 зубчатой рейки и зубьями зубчатого колеса 46. The
Диаметр начальной окружности (диаметр шага) равен диаметру базовой окружности (базовому диаметру). Иными словами, базовая окружность, по которой сделаны стороны инволюты зубьев 47, являются конгруэнтной окружности 48 зубьев. В соответствии с этим поверхность каждого зуба является тангенциальной к радиусу зубчатого колеса на окружности зубьев. В результате этого приводное усилие Fм действует вдоль линии зубьев зубчатого колеса и линии зубьев зубчатой рейки, а угол давления имеет нулевую величину.The diameter of the initial circle (step diameter) is equal to the diameter of the base circle (base diameter). In other words, the basic circle along which the sides of the involute of the
На фиг.8 показан частичный вид зубчатого колеса 66, сцепленного с другим зубчатым колесом 67. Зуб 68 зубчатого колеса и зуб 69 зубчатого валика 67 имеют стандартные профили инволюты 20о. Приводное усилие Fм, прилагаемое двигателем или другим средством, которое приводит в движение зубчатое колесо 66, показано вектором Fм. Это приводное усилие Fм имеет две составляющие: Fт, которая является тангенциальным усилием, и Fs, которая является разделяющей силой. Fм является силой, направленной в сторону движения и ее необходимо минимизировать; Fs разделяющей силой, которая перпендикулярна направлению движения, и поэтому ее необходимо минимизировать.On Fig shows a partial view of the
Также показана сила трения μFм, которая имеет тангенциальную составляющую μFт силы трения, которая имеет противоположное направление движению и фрикционной составляющей разделительной силы μFs.Also shown is the friction force μF m , which has a tangential component μF t of the friction force, which has the opposite direction to the movement and the friction component of the separation force μF s .
В обычных кремальерных устройствах имеются разделительные усилия Fs. Эти разделительные силы приводят к уменьшению тангенциальных усилий Fт, которые, в свою очередь, уменьшают эффективность кремальеры.Conventional cremallera devices have separation forces F s . These separation forces lead to a decrease in the tangential forces F t , which, in turn, reduce the effectiveness of the cremallera.
Это иллюстрируется следующими расчетами. Вектор Fт для угла давления 20о вычисляется следующим образом:
Fт cos(P.A.) x Fм (Р.П. угол давления)
Fт cos(20o) x Fм
Fт 0,9397 Fм
Вектор Fт при условии, что коэффициент трения μ= 0,125 равен
Fт cos(P.A.) x Fм
Fт cos(20o) x Fм
Fт 0,3420 x 0,125 Fм
Fт 0,0427 Fм
При этих двух величинах μFт и μFт общие потери тангенциального усилия Fт могут быть вычислены следующим образом. Общая потеря тангенциального усилия (1-0,9397 Fм) + μFт. Общая потеря тангенциального усилия 1-0,9397 Fм + 0,0427 Fм. Общая потеря тангенциального усилия Fм (0,0603 + 0,0427). Общая потеря тангенциального усилия 0,1030 Fм или, что переводится в общую потерю тангенциального усилия в 10,3%
Общая разделительная сила вычисляется в следующем виде:
Fs всего Fs + μFs
Fs всего (sin(P.A.) x Fм) + cos P.A. x μFм
Fs всего sin 20o x Fм + cos 20o ч 0,125 Fм
Fs всего 0,3420 Fм + 0,1174 Fм
Fs всего 0,4594 Fм
или разделительные силы равны 45,9% приводного усилия (Fм).This is illustrated by the following calculations. The vector F t for a pressure angle of 20 about is calculated as follows:
F t cos (PA) x F m (RP pressure angle)
F t cos (20o) x F m
F t 0.9397 F m
Vector FT provided that the coefficient of friction μ = 0.125 is
F t cos (PA) x F m
F t cos (20 o ) x F m
F t 0.3420 x 0.125 F m
F t 0.0427 F m
For these two quantities μF t and μF t, the total tangential force loss F t can be calculated as follows. Total loss of tangential force (1-0.9397 F m ) + μF t . The total loss of tangential force is 1-0.9397 F m + 0.0427 F m . Total loss of tangential force F m (0,0603 + 0,0427). The total loss of tangential force of 0.1030 F m or, which translates into a total loss of tangential force of 10.3%
The total separation force is calculated as follows:
F s total F s + μF s
F s total (sin (PA) x F m ) + cos PA x μF m
F s total sin 20 o x F m + cos 20 o h 0.125 F m
F s total 0.3420 F m + 0.1174 F m
F s total 0.4594 F m
or separation forces equal to 45.9% of the drive force (F m ).
Тангенциальное усилие Fт равно приводному усилию Fм, потому что имеется нулевой угол давления между зубом зубчатого колеса и вращающимся штырем. Это происходит потому, что диаметр зубьев зубчатого колеса равен базовому диаметру модифицированного инволютного профиля. Таким образом, общая потеря тангенциального усилия равна:
Fт Fм
μFт sin P.A. x μFм
Fт 0 х Fм 0
и
Fs sin P.A. x Fм
Fs 0
μFs cos P.A. x Fм (μ= 0,001 для роликового подшипника 320 зубчатой рейки 300)
μFs cos 0o x 0,001 Fм
Fs 0,001 Fм.The tangential force F t is equal to the driving force F m , because there is a zero pressure angle between the gear tooth and the rotating pin. This is because the diameter of the gear teeth is equal to the base diameter of the modified involute profile. Thus, the total loss of tangential force is:
F t F m
μF t sin PA x μF m
F t 0 x F m 0
and
F s sin PA x F m
F s 0
μF s cos PA x Fm (μ = 0.001 for roller bearing 320 of gear rack 300)
μF s cos 0 o x 0.001 F m
F s 0.001 F m .
Поскольку Fт Fм общая потеря тангенциального усилия равна 0. Общая разделительная сила равна разделительным силам трения μFs или 0,001 Fм.Since F t F m, the total loss of tangential force is 0. The total separation force is equal to the separation forces of friction μF s or 0.001 F m .
Кремальерная система согласно изобретению позволяет минимизировать разделительные силы и общую тангенциальную потерю силы, в то же время минимизируя тангенциальные силы. За счет этого увеличивается эффективность системы относительно известных кремальерных систем. The cremaler system according to the invention minimizes the separation forces and the overall tangential loss of force, while minimizing the tangential forces. Due to this, increases the efficiency of the system relative to the known kremalery systems.
Кремальеры разного размера могут применяться для достижения люфта, скорости и ускорения, необходимых для определенных нагрузок головки робота, рабочих режимов и приложений. Different size racks can be used to achieve backlash, speed and acceleration required for certain loads of the robot head, operating modes and applications.
Преимуществами данной конструкции кремальеры являются более высокие скорости из-за меньшего трения, меньше замен и ремонта, минимальный люфт, низкий шум, большая долговечность благодаря трению качения вместо трения скольжения, меньший уход, отсутствие смазки, минимальное количество иностранных деталей. The advantages of this design of the rack are higher speeds due to less friction, fewer replacements and repairs, minimal backlash, low noise, greater durability due to rolling friction instead of sliding friction, less maintenance, lack of lubrication, minimal number of foreign parts.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US20040688A | 1988-05-31 | 1988-05-31 | |
US200406 | 1988-05-31 | ||
PCT/US1989/002341 WO1989012019A1 (en) | 1988-05-31 | 1989-05-30 | Gantry robot construction and drive mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2037696C1 true RU2037696C1 (en) | 1995-06-19 |
Family
ID=26779715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904894188A RU2037696C1 (en) | 1988-05-31 | 1990-11-29 | Rack mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2037696C1 (en) |
-
1990
- 1990-11-29 RU SU904894188A patent/RU2037696C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 3570504, кл. B 08B 3/10, 1971. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4998442A (en) | Gantry robot construction and drive mechanism | |
JPH0236819B2 (en) | ||
US5411334A (en) | Rolling guide unit | |
CN102471036A (en) | Power transmission system for people mover | |
CN1052360A (en) | Gantry robot construction and driving mechanism | |
US4644873A (en) | Electric overhead trolley conveyor | |
US5010981A (en) | Elevator machine | |
JPH02138547A (en) | Ball screw | |
RU2037696C1 (en) | Rack mechanism | |
CA2436731A1 (en) | Linear lift drive device | |
FI82434C (en) | Elevator machinery. | |
CN1008349B (en) | Lifting apparatus | |
US4204436A (en) | Improvements in or relating to epicyclic gear mechanism | |
CN208866199U (en) | A kind of architectural engineering combined type angle pipe equipment | |
WO2013052032A1 (en) | Drive assembly for a passenger conveyor | |
WO2021033819A1 (en) | Cycloidal reducer equipped with lubricating device | |
US3789678A (en) | Screw drive means using auxiliary meshing rollers | |
CN220621754U (en) | Screw rod type electric driving horizontal directional drilling machine | |
CN113895890B (en) | Gear clearance adjustment method for vehicle shifter | |
CN214465848U (en) | Chain and transmission device | |
CN217256425U (en) | Running gear of track robot | |
CN219704134U (en) | Lathe bed component, gantry milling machine and plate edge processing equipment | |
JP4281038B2 (en) | Moving device using worm wheel type with oil-free sealed bearing intervened | |
CN2845293Y (en) | Lifting motor structure | |
CN212443462U (en) | Pipe shearing equipment for electromechanical installation |