SE447354B

SE447354B - MODULE UNIT FOR CONSTRUCTION OF CONSTRUCTIONS

Info

Publication number: SE447354B
Application number: SE7906125A
Authority: SE
Inventors: Fernando Torres Leza
Original assignee: Fernando Torres Leza
Priority date: 1978-07-14
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1986-11-10
Also published as: SE7906125L; IT7903455A0; CH632568A5; IT1127801B; FR2430819A1; PT69923A; GB2025281A; DE2929025A1; FR2430819B1; GB2025281B; DE2929025C2

Description

447 354 Sammanfattningsvis åstadkommer uppfinningen en modul kapabel att tillåta àstadkommande av programmerbara konst- ruktioner med möjlighet till rörelse i önskade punkter förutbestämda vid den motsvarande programmeringen och modulen tillåter på samma sätt utförande av fullständigt fasta konstruktioner såsom har varit konventionellt fram till nu, varvid detta är ett specialfall av det före- gående, vid vilket antalet tillåtna frihetsgrader är O. Modulen tillåter likaledes transmission av krafter av olika slag, vilket tillåter att den används såsom behandlingselement för energi i olika former. Modulen tillåter likaledes montage och demontage av vilken som helst konstruktion med stor lätthet. Modulen kan utnyttjas i tillämpningar där man kräver en god mekanisk hållfast- het eller låga energiförluster genom friktion. In summary, the invention provides a module capable of allowing the creation of programmable structures with the ability to move at desired points predetermined in the corresponding programming and the module similarly allows the execution of completely fixed structures as has been conventional until now, wherein this is a special case of the foregoing, in which the number of degrees of freedom allowed is 0. The module also allows the transmission of forces of different kinds, which allows it to be used as a treatment element for energy in different forms. The module also allows assembly and disassembly of any structure with great ease. The module can be used in applications where good mechanical strength or low energy losses due to friction are required.

Andra fördelaktigautformníngarav modulenheten är föremål för de osjälvständiga patentkraven.Other advantageous designs of the module unit are the subject matter of the dependent claims.

På ritningarna, vilka illustrerar utföranden av uppfin- ningen, är fig la en schematisk perspektivvy av en modul- variant, fig 1b en perspektivvy av en ytterligare variant, fig 1 ett exempel på en modul liknande den i fig lb med två styrningar och fyra programmeringsöppningar i varje riktning, fig 2 är en detaljerad sektion A-A i modulen i fig 1, fig 3 är ett modulutförande med styrningar av spårtyp och programmeringsöppningar, fig 4 är en partialvy av en praktisk möjlighet för programmerande öppningar verkande på styrningarna, fig 5 är ett exempel på hjälp- element för rörelseprogrammering, fig 6 visar ett program- meringsförfarandeexempel med hjälp av en spårförsedd cylindrisk stav, fig 7 är en partialsektion B-B i modulen enligt fig 3 och visar stödkrafter, och fig 8 är ett exempel på en vertygsmaskins konstruktion uppbyggd med hjälp av en modul av kubisk typ. 447 354 Modulen enligt uppfinningen har två typer av öppningar med olika funktion: Förbindningshäl eller -styrningar och programmeringsöppningar. Fig 1a visar en perspektivvy av en av modulvarianterna, i vilken figur, för tydlig- hets vinnande, blott förbindningshålen är visade och betecknade med bokstaven C. Dessa hål är genomgående och kan vara åstadkomma på olika sätt. I nämnda figur framgår, såsom icke begränsande exempel, en version där förbíndningshålen har en cirkulär sektion; kvadratisk, rektangulär eller vilken som helst annan sektion är lika- väl möjlig. Hâlen är genomgående mellan varje par av tvâ ytor hos modulen, som har en parallellepipedisk eller kubisk utvändig form. Detta senare fall är aktuellt om man önskar symmetri med avseende på kubens huvuddiagonaler.In the drawings, which illustrate embodiments of the invention, Fig. 1a is a schematic perspective view of a module variant, Fig. 1b is a perspective view of a further variant, Fig. 1 is an example of a module similar to that of Fig. 1b with two controls and four programming openings. in each direction, Fig. 2 is a detailed section AA in the module of Fig. 1, Fig. 3 is a module design with track type guides and programming openings, Fig. 4 is a partial view of a practical possibility of programming openings acting on the guides, Fig. 5 is an example on auxiliary elements for motion programming, Fig. 6 shows a programming method example by means of a grooved cylindrical rod, Fig. 7 is a partial section BB in the module according to Fig. 3 and shows support forces, and Fig. 8 is an example of a machine tool construction built with the aid of a module of cubic type. 447 354 The module according to the invention has two types of openings with different functions: connection heels or guides and programming openings. Fig. 1a shows a perspective view of one of the module variants, in which figure, for the sake of clarity, only the connecting holes are shown and denoted by the letter C. These holes are continuous and can be made in different ways. In said figure, as a non-limiting example, a version is shown in which the connecting holes have a circular section; square, rectangular or any other section is equally possible. The holes are continuous between each pair of two surfaces of the module, which have a parallelepipedic or cubic external shape. This latter case is relevant if you want symmetry with respect to the main diagonals of the cube.

Förbindningshålen kan vara jämna eller helt eller delvis med gängor och kan i en del av deras djup vara försedda med lämpliga försänkningar för insättning av förbindnings- element av olika former om behov föreligger.Hålen är vinkelräta mot varje par av ytor, där hålen träder fram, och parallella två och två liksom vinkelräta mot fyra förbindningshål befinnande sig utmed de tre vinkelräta axlarna, men utan att hålen i något fall intefererar med någon av de andra förbindningshålen. _Modulutförandet uppvisar utvändigt sex plana ytor som bildar en helhet av två och två mot varandra vinkelräta plan. Vinkelspetsarna eller kanterna kan vara raka eller räta eller avrundade.The connecting holes may be smooth or wholly or partly with threads and may in some of their depths be provided with suitable recesses for insertion of connecting elements of different shapes if necessary. The holes are perpendicular to each pair of surfaces where the holes appear, and parallel two and two as well as perpendicular to four connecting holes located along the three perpendicular axes, but without the holes in any case interfering with any of the other connecting holes. The module design has externally six flat surfaces which form a whole of two and two planes perpendicular to each other. The vertices or edges can be straight or straight or rounded.

I fig 1b visas en annan, mer komplett variant, där dess- utom framgår modulens programmeringsöppningar, vilkas antal är variabelt. I detta fall illustreras en variant med fyra programmeringsöppningar per sida, vilket till tolv höjer antalet av dessa öppningar, vilka tillsatts till sex tidigare beskrivna förbindningshål. Dessa program- meringsöppningar är betecknade med bokstaven P. De är anordnade symmetriskt med avseende på symmetriaxlarna 447 354 hos varje sida och parallella med sidornas kanter och på ett sådant avstånd från kanterna att öppningarna när axiellt till den geometriska axeln hos ett förbindnings- hål men utan att korsa några andra programmeringsöppningar.Fig. 1b shows another, more complete variant, in which the programming openings of the module are also shown, the number of which is variable. In this case, a variant with four programming openings per page is illustrated, which increases to twelve the number of these openings, which have been added to six previously described connecting holes. These programming openings are denoted by the letter P. They are arranged symmetrically with respect to the axes of symmetry 447 354 of each side and parallel to the edges of the sides and at such a distance from the edges that the openings reach axially to the geometric axis of a connecting hole but without to cross some other programming openings.

Programmeringsöppningarna är likaledes vinkelräta mot varje sida av modulen. De kan ha variabel form, exempel- vis cirkulär, vara släta eller med gängor helt eller delvis eller med försänkningar för att mottaga eller hysa yttre programmerings- eller fixeringselement. Program- meringsöppningarna kan ha rektangulär, fyrkantig eller kvadratisk sektion eller olika profiler. Deras storlek, liksom förbindningshålens storlek är variabel, ehuru det är vanligt att deras sektion icke överstiger förbind- ningshâlens sektion. I Programmeringsöppningarnas funktion är att programmera antalet frihetsgrader valda för förbindningselementens rörelse inuti förbindningshålen. Dessa förbindningsele- ment är hjälpkomponenter för modulen liksom programmerings- elementen, och kan ha olika former och storlekar, exempel- vis profiler, spindlar, tappar etc. I förbindningshålens inre kan likaledes befinna sig andra mekaniska element eller ämnen som tillåter eller hindrar rörelse i en viss riktning.The programming openings are also perpendicular to each side of the module. They can have a variable shape, for example circular, be smooth or with threads in whole or in part or with recesses to receive or accommodate external programming or fixing elements. The programming openings can have a rectangular, square or square section or different profiles. Their size, as well as the size of the connecting holes, is variable, although it is common for their section not to exceed the section of the connecting holes. In the function of the programming openings is to program the number of degrees of freedom selected for the movement of the connecting elements inside the connecting holes. These connecting elements are auxiliary components for the module as well as the programming elements, and can have different shapes and sizes, for example profiles, spindles, pins, etc. In the connection of the connecting holes there may also be other mechanical elements or substances that allow or prevent movement in a certain direction.

I fig 1b har illustrerats den version där hålen och öpp- ningarna samtliga har cirkulär sektion och detta uteslu- tande i förklarande och icke begränsande syfte.Fig. 1b has illustrated the version where the holes and openings all have a circular section and this exclusively for explanatory and non-limiting purposes.

Fig 1 visar en kubisk modulversion 1 med samma antal styrningar 2 i varje riktning såväl som fyra rörelse- programmerande öppningar 3. Sektionen A-A genom denna version framgår av fig 2. De där visade styrningarna 7, 9, 2, 8 har understödskanaler 5 förknippade med deras programmerande öppningar 4. Styrningarna har en jämn och en gängad del 9a. På modulsidorna 10 är utförda kavi- teter 10a, vilka ger stöd över en planfytteryta 26 på ett liknande sätt som det som visas i fig 7. Av fig 3 447 354 framgår en annan kubisk version 11 av denna modul, vilken version är liknande den tidigare 1 med spår med en skuren cirkulär form 22. Programmeringsöppningarna 23 har en fullständigt cirkulär sektion och sträcker sig tvärs över modulen, varvid denna figur visar programmerings- öppningarnas relativa oberoende vid korsningarna med andra programmeringsöppníngar 24. Sektionen B-B i fig 7 visar en förenklad variation av modulen 1, vilken lika- ledes kan utföra den önskade funktionen och ger ett prov på skärning mellan programmeringsöppningar 30a och den motsvarande styrningen. Olika programmeringslösningar framgår av fig 5. Här visas exempelvis hur ett rör 12 blockeras inuti styrningen 6 med hjälp av en tapp 14 insatt genom öppningen 12a. Om en ren rotationsrörelse hos staven 15, som har ett spår 16, önskas kan detta uppnås genom att genom öppningen 12a ínsätta en tapp 18, vilkens lösgöring undvikes genom en gängad bult 19.Fig. 1 shows a cubic modular version 1 with the same number of guides 2 in each direction as well as four motion programming openings 3. The section AA through this version is shown in Fig. 2. The guides 7, 9, 2, 8 shown there have support channels 5 associated with their programming openings 4. The guides have a smooth and a threaded part 9a. Cavities 10a are formed on the module sides 10, which provide support over a flat surface 26 in a manner similar to that shown in Fig. 7. Fig. 3 447 354 shows another cubic version 11 of this module, which version is similar to the previous one. 1 with grooves with a cut circular shape 22. The programming openings 23 have a completely circular section and extend across the module, this figure showing the relative independence of the programming openings at the intersections with other programming openings 24. Section BB in Fig. 7 shows a simplified variation of module 1, which can likewise perform the desired function and provide a sample cut between programming apertures 30a and the corresponding control. Various programming solutions are shown in Fig. 5. Here it is shown, for example, how a pipe 12 is blocked inside the guide 6 by means of a pin 14 inserted through the opening 12a. If a pure rotational movement of the rod 15, which has a groove 16, is desired, this can be achieved by inserting a pin 18 through the opening 12a, the detachment of which is avoided by a threaded bolt 19.

Staven 15 skulle bli blockerad om den spännes kraftigt genom tappen 18 medelst den gängade bulten 19. Dessa sistnämnda två komponenter kan även användas för tillå- tande av en enda typ av rörelse hos staven 20 eller full- ständig roteríng av denna. Av fig 7 framgår flexibiliteten hos denna modul i att uppnå uppbärande 28 utjämnat genom trycket 29 beroende på strömmen 27 och 27a när denna, passerar genom öppningen 24, varvid modulen är placerad på en plan yta 26 med en utskjutande profil 25. Detta kan även uppnås genom modulen 1 inuti dess styrning 9 eller i ytan 10. Fig 8 visar ett exempel på en maskinkonst- ruktion, vid vilken modulen 39 har tre förskjutningsfri- hetsgrader 50 i riktníngarna X, Y och Z. Konstruktionen är tillverkad av nio moduler 39, vilka samtliga kan vara identiska men individuellt programmerade med nödvändiga styrningar för att inhysa olika element 41, 43, 44, 45 och motorer 47, 51, 52 varvid elementen 41, 41a exempel- vis är kedjesynkroniserade såsom framgår av fig 8. Do flesta olika maskintyper kan sålunda uppnås eller simu- leras.The rod 15 would be blocked if it was strongly tensioned through the pin 18 by means of the threaded bolt 19. These latter two components can also be used to allow a single type of movement of the rod 20 or complete rotation thereof. Fig. 7 shows the flexibility of this module in achieving support 28 equalized by the pressure 29 due to the current 27 and 27a when it passes through the opening 24, the module being placed on a flat surface 26 with a projecting profile 25. This can also be achieved through the module 1 inside its guide 9 or in the surface 10. Fig. 8 shows an example of a machine construction, in which the module 39 has three degrees of freedom of displacement 50 in the directions X, Y and Z. The construction is made of nine modules 39, which all can be identical but individually programmed with the necessary controls to accommodate different elements 41, 43, 44, 45 and motors 47, 51, 52, the elements 41, 41a being, for example, chain synchronized as shown in Fig. 8. Most different types of machines can thus achieved or simulated.

Claims

3 * - 447 354 Patent claims

1. A modular unit for constructing structures of the type having through guide holes (C; 2, 6, 7, 8, 9) for receiving rod-like members (12, 15, 20, 25, 40-45), characterized in in that it has at least one of said continuous guide holes parallel to each of the axes X, Y, Z of a Cartesian coordinate system, that each of these guide holes extends across other guide holes without cutting them, and that the modular unit further has openings (P, 3, 4, 12a, 23, 24, 30, 31, 31a) which cut the guide holes and are arranged to receive means (14, 18, 19) in order to limit the freedom of movement by cooperation with the rod means present in the guide holes. between them and the module unit.

Module unit according to claim 1, characterized in that the guide holes (C, 2, 6, 7, 8, 9) and the rod means (12, 15, 20, 25, 40-45) are arranged to allow relative movement between the module unit and each individual rod member by rotation as well as translation or a combination thereof, wherein the guide holes and the rod members may optionally have cooperating threads.

Module unit according to claim 1 or 2, characterized in that the openings extend substantially perpendicular to the associated guide holes.

Module unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the number of guide holes extending parallel to each of the axes X, Y, Z is equal.

Module unit according to any one of the preceding claims, characterized in that two guide holes extend parallel to each of the axes X, Y, Z. 447 354

Module unit according to any one of the preceding claims, characterized in that it has a parallelepipedic shape and that the guide holes extend substantially perpendicular to the sides of the module unit where the guide holes open.

Module unit according to claims 5 and 6, characterized in that each set of two guide holes extending along one of the axes X, Y, Z are symmetrically located with respect to a geometric axis extending perpendicular to and symmetrically through the two sides where the two guide holes in question open, and that the distance between the parallel guide holes in each pair of parallel guide holes is equal.

Module unit according to claim 7, characterized in that all guide holes have the same cross section.

Module unit according to one of Claims 5 to 8, characterized in that it has a cubic shape.

Module unit according to one of Claims 5 to 9, characterized in that two openings are provided for each guide hole for the movement-limiting means, and that the guide holes and the openings open onto the sides of the module unit in a pattern which is substantially the same on all sides of the module unit.