SE453973B - Anordning for drivning av en translationsrorelse vid en industrirobot med tva kardanskt anordnade svengningsaxlar - Google Patents

Description

453 973 _g g QQALITY Aux-*e ' å 10 15 20 25 30 35 utifrån“3Eñ“ïnåt-räknat. tredje rörelsen eller frihšïšgraden. nämligen translationsrörelsen.

Det är allmänt sett ett önskemål att man vill placeraßmotörer- na “så långt ut" som möjligt i konstruktionenï”fiÉlÉt då vid robotens orörliga fnndament*ëïïÉr~liknande. samt att låta drivkraften genom kraftöverföringar förmedlas till de rörliga detaljerna. Vid den nämnda japanska patentansökans föremål har de tre motorerna sålunda placerats fästa vid bäranordningen. som alltså ej följer med i de tre i varandra innästlade rörelserna. För att åstadkomma detta användes en serie kugg- o hjul. där ett kugghjul för varje frihetsgrad 1 systemet är monterat på någon av de axeltappar som i bäranordningen uppbär den första ramen. De två kraftöverföringar som driver rörelser innanför denna ram är därvid frilöpande och ingriper med var sina vid ramen fästa och till var sin axel fästade kugghjul. och vilka axlar är försedda med snäckskruvar. Den ena snäck- skruven ingriper med en snäckhjulssektor som åstadkommer den andra. mot den första vinkelräta svängrörelsen. medan den andra snäckskruven ingriper med ett snäckhjul. som är frílö- pande på en av axeltapparna för den andra svängrörelsen samt är förbundet med ett likaså på samma axel frilöpande vinkel- växelkugghjul. Detta ingriper i sin tur med ett annat vinkel- växelkugghjul. vars axelriktning är vinkelrät mot nyssnämnda axeltapp samt sammanfaller med den nämnda translationsrikt- ningen. Detta senare vinkelväxelkugghjul har en koncentrisk innergänga och är påskruvat på en gängad stång. som är hindrad från att vrida sig. När följaktligen det senare vinkelväxel- kugghjulet. som fungerar som mutter. roteras. så utför den gängade stången den avsedda translationsrörelsen.

Genom denna kända konstruktion uppnås visserligen syftet att förlägga translationsmotorn nära vid bäranordningen. Emeller- tid medför konstruktionen användning av minst fem vanliga kugghjulsingrepp och ett snäckväxelingrepp. och hur noga man än vill göra konstruktionen. kan det ej undvikas att det sam- manlagda glappet blir betydande; samt även svårt att justera bort. Detta är ägnat att medföra en otillräcklig precision hos 10 15 20 25 30 35 453 973 roboten. Vidare medför användning av snäckväxlar dålig verk- ningsgrad. jämfört med vanliga. med rullning fungerande kugg- hjul.

Det är ett syfte med uppfinningen att åstadkomma en förenklad kraftöverföring till den nämnda translationsrörelsen. vilken dessutom möjliggör en minskning av möjligheterna till glapp. särskilt genom att minska antalet kuggingrepp. Detta uppnås enligt uppfinningen genom en anordning vid en industrirobot av inledningsvis nämnt slag. i vilken motorn är monterad vid den nämnda. svängbart lagrade ramen och kopplad till den ena av de båda axeltappar. vari maskindelen är lagrad. och varvid nämnda axeltapp är roterbart lagrad både vid ramen och maskindelen. samt vid maskindelen är försedd med en därigenom av motorn roterbar pignon. vilken ingriper mot en kuggstång tillhörig maskindelens translationsvis rörliga enhet och parallell med dess rörelseriktning.

För att göra anordningen mindre utrymmeskrävande är det lämp- ligt att låta motorns axel bilda vinkel mot den drivna axel- tappen och däremellan montera en vinkelväkel. Antalet kuggin- grepp är ändå reducerat till två. Hed lämpliga kuggformer. t.ex. evolventkugg. kan glappet ändå reduceras till ett mini- mum. för vinkelväxelns del t.ex. genom shims och för ingreppet pignon-kuggstång genom inbördes förskjutning. Enligt en före- dragen utföringsform kan man därvid låta en lagerring för axeltappen i den svängbara maskindelen vara excentrisk. vari- genom avståndet blir ställbart genom dess vridning.

Det är lämpligt att montera en vinkelresolver mellan motorn och pignonen. för att åstadkomma styrd rörelse. Företrädesvis monteras resolvern i så fall mellan motorn och vinkelväxeln. eventuellt med en elastisk koppling insatt mellan motorn och resolvern.

Det kan noteras att den andra svängningsrörelsen blir något kopplad till translationsrörelsen. i det att en svängning av maskindelen kring den andra svängningsaxeln. om den motor- 10 15 20 25 30 35 '453 973 drivna ageltappen står still. kommer att medföra att pignonen kommer att vridas relativt maskindelen och därmed relativt kuggstången. varför en dylik svängning alltså medför en liten samtidig translationsrörelse. Denna svaga koppling kan emel- lertid lätt kompenseras genom att låta motorn i motsvarande grad vrida pignonen. Eftersom en industrirobot av här avsett slag normalt är styrd av en dator. kan kompensationen lätt genomföras genom programmeringsåtgärder. Kompensationens stor- lek är ju direkt proportionell mot vinkeln för den utförda svängningsrörelsen.

Ehuru uppfinningen endast har avseende på anordnandet av en enda rörelse i en industrirobot. försedd med många frihets- grader. förtjänar nämnas att de beskrivna rörelserna, med två mot varandra vinkelräta svängningsrörelser och en transla- tionsrörelse möjliggör att en punkt på den translationsvis rörliga enheten kan förläggas till en godtycklig punkt inom ett tredímensionellt rum överensstämmande med räckvidden. Vid denna punkt kan man sedan anordna ytterligare frihetsgrader genom att insätta vridande och/eller svängande mekanismer, gripdon etc.. som kan vara av känt slag. Genom uppfinningen erhålles en styv och ändamålsenlig bärare för dylika don eller andra verktyg etc.. t.ex. av det slag som redan kommit till bred användning inom olika slag av industri. Exempelvis ut- föres en mycket stor andel av svetsarbetet inom bilkaross- industrin numera medelst olika typer av svetsrobotar.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas utgående från ett icke- -begränsande utföringsexempel. som visas i ritningarna.

Fig. 1 visar därvid en_schematisk perspektivvy av en industri- robot. försedd med en anordning enligt uppfinningen. Fig. 2 visar en schematisk planvy. varav uppfinningen framgår. Fig. 3 visar en förstorad detaljvy. Fig. 4 visar en anordning där axeltapp och motorenhet är sammankopplade till en enhet.

Den i fig. l visade perspektivvyn visar något schematiskt en industrirobot med kardansk upphängning. där en första sväng- *p 10 15 20 25 30 35 453 973 ningsaxel I är anordnad genom att en ram 1 är_svängbar i axel- tappar i en båranordning 2 medelst en motor 3. fästad i bär- anordningen 2. Detta är ingen del av föreliggande uppfinning.

I ramen är anordnad en maskindel 4. svängbar via axeltappar S och 6. varav endast locket till ena änden av den ena tappen 5 syns i figuren. En motor 9. avsedd för translationsrörelse av den rörliga delen 7 i maskindelen 4. är fästad vid ramen 1.

Genom motorn 3 och en annan. i perspektivvyn skymd motor kan svängning ske i enlighet med svängningsaxlarna I resp. II. Då detta ej utgör någon del av uppfinningen beskrives dessa funk- tioner ej närmare här. Hur_translationsförflyttningen av den rörliga enheten 7 tillgår kommer att framgå av den fortsatta beskrivningen. Ytterst på enheten 7 sitter en ytterligare svängbar led och slutligen i detta fall ett gripdon 8. ehuru i stort sett vilket verktyg som helst kan monteras i roboten.

Dessa ytterligare don ingår heller ej i uppfinningen som sådan och kommer ej att vidare beröras i denna beskrivning.

Efter denna redogörelse för uppfinningens miljö kan man för en närmare förklaring av uppfinningen betrakta fig. 2. där ett snitt visas genom samma robot genom de till ett mittläge ställda vridningsaxlarna I och II. Man ser att maskindelen 4 är rörlig till svängning i två mot varandra vinkelräta rikt-' ningar. Motorn 9. som i fig. l visats med sin axel vinkelrät mot ramen 1. har i fig. 2 bara antytts med sin axel 12 av praktiska skäl svängd till papperets plan. vilket alltså ej stämmer med det verkliga utföringsexemplet i fig. 1. Ramen l visas av samma skäl också bara delvis.

Av fig. 2 framgår att maskindelen 4 är lagrad i ramen 1 genom- två axeltappar 5 och 6. På icke visat sätt kan maskindelen 4 drivas till svängning i ramen 1 medelst en särskild motor. lsåvitt gäller tappen 6. år den fast i ramen l och lagrad i naskindelen 4. under det att axeltappen 5 däremot år lagrad både i ramen 1 genom lagret 19 och i maskindelen 4 genom lagret 21. Därmed är det möjligt att självständigt rotera axeltappen 5 utan att det påverkar läge eller rörelse i för- 10 15 20 30 35 453 973 hållande för maskindelen 4 i förhållande till svängningsaxeln II. Axeltappen 5 kan roteras medelst motorn 9 (fig. 1) via en elastisk koppling 13. en på axeln fäst broms 14. och en vinkelväxel bestående av kugghjulet 17 på axeln 12 och kugg- hjulet 18 på axeltappen 5. Motorn är på ej visat sätt samman- byggd med en resolver av känt slag för att kunna styra rota- tionen.

På insidan av den låda som bildar ytterpartiet av maskindelen 4. och vari axeltappen 5 är lagrad medelst kullagret 21. är axeltappen 5 försedd med en pignon 10. vilken ingriper med en kuggstång 11. som är fästad vid en translatoriskt rörlig enhet 7 i maskindelen 4. Denna rörliga enhet 7 är monterad på gejdrar 30. 31. som_är fast monterade inuti den låda som bildar ytterpartiet av maskindelen 4. Den del av den rörliga enheten 7 som visas i fig. 2. utgör närmast ett slags platt- form, vilken är förenad med en utstickande stång. visad med samma referensbeteckning 7 i fig. l. På denna glidbara platt- form. som alltså kan glida på gejdrarna 30 och 31. kan ytter- ligare anordningar monteras. t.ex. för att anordna en vridning av det utstickande partiet av delen 7 enligt fig. 1. något som emellertid ej utgör någon del av uppfinningen och därför i fortsättningen förbigås.

När nu motorn 9 (fig. 1) kringvrider axeln 12. kommer kugg- hjulet 17 att kringvridas och driva kugghjulet 18 och därmed axeltappen 5 till vridning. varvid pignonen 10 ingriper med kuggztången 12. vilken pâverkas så att den rörliga enheten 7 flyttas utefter gejdrarna 30 och 31.

I anordníngen enligt uppfinningen förekommer endast två kugg- íngrepp. vilket jämfört med tidigare känd teknik innebär en betydande förbättring. Dessa kuggingrepps glapp är också möjliga att genom justering bringa till ett minimum. varvid kuggformer bör väljas. vilka fungerar väl även med andra centrumavstånd än de nominella. t.ex. evolventa kuggformer.

Vínkelväxeln 17. 18 kan då justeras genom anordnande av lämpliga shims. varmed vinkelkugghjulet 18 kan förläggas på 10 15 20 25 30 35 453 973 justerbart avstånd från centrumaxeln_till vinkelkugghjulet 17.

När det gäller ingreppet mellan kuggstången 11 och pignonen 10. måste kuggstången vara parallell med gejderbärlagren mot gejdrarna 30 och 31. Vidare måste man kunna justera avståndet mellan pignonen 10 och kuggstången ll. och på det hela taget måste pålitligt minimalt glapp kunna påräknas.

En konstruktion som uppfyller höga krav i det avseendet fram- går av detaljvyn i fig. 3.

Till att börja med noteras att de båda i figurerna visade rullagren 19. 19' kan inspännas till minimalt glapp genom att på axeltappen 5 fästes en tudelad. med skruvförband hophållen ring 22. vilken anligger mot kullagrets 20 innerring 23. som i sin tur under mellankomst av en mellanring 24 anligger mot det ena rullagrets 19 innerring 25. I den fläns på axeltappen 5. vari kugghjulet 18 är skuret. finns tre axiellt riktade skruvar 27, varav blott en är visad. vilka genom inskruvning kan pressa det yttre rullagrets 19' den förstnämnda inre lagerringen 25. Genom upptagning av en sträckkraft i axeltappen 5 kan därmed rullagren 19. 19' åt- dragas_godtyckligt hårt. eller. om en mellanring (ej visad) insättas neiian oem. :in förutbestämd näranet. Axianäget för kuggnjulet 18 i förhållande till kugghjulet 17 kan sedan in- ställas med shims. t.ex. vid_28. Vid ett föredraget utförande. schematiskt visat 1 fig. 4. utföres därvid såsom en särskild enhet motorn med vinkelväxeln 17. 18 och axeltappen S med på- 20. bytas etc. som en särskild komponent. Den yttre lagerringen i satta lager 19. vilken enhet kan monteras och avmonteras. kullagret 21 monteras då i en excenterring 21. ej visad i fig. 4. genom vars vridning avståndet mellan pignonen 10 och kugg- stången ll kan injusteras på ena sidan. En motsvarande excentrering vid lagret 60 till axeltappen 6 gör det möjligt att samtidigt göra pignonen 10 parallell med kuggstångens ll kuggriktning. En sålunda uppbyggd enhet kan då justeras i bänk. innan den monteras i ramen 1. som har en därtill pas- sande urtagning och lämpliga gängade hål för fastbultning. inre lagerring 26 inåt mot» "453 973 Genom uppfinningen uppnås en särskilt ändamålsenlig lösning på det uppfinningsmässíga problemet. möjliggörande för t-ex. en industrirobot enligt fig. 1 en noggrannhet 1 inställningen av c:a 0.2 mm för en robot med en slaglängd av cza en meter.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 453 973 Palßfltkräv

1. Anordning vid en industrirobot av det slag som uppvisar tvâ mot varandra vinkelräta svängningsaxlar (I. II) anordnade efter kardansk princip med en ram (1). som är svängbart lagrad via axeltappar vid var sin sida mot en bäranordning (2). för möjliggörande av en första svängningsrörelse kring en första svângningsaxel (I). varvid en maskindel (4) i sin tur är lagrad i axeltapparna (5. 6) i ramen för svängning kring en andra. mot den första svängningsaxeln vinkelrät svängningsaxel (II). och vilken maskindel (4) i sin tur inrymmer en i förhål- lande till den andra svängningsaxeln (II) vinkelrätt transla- tionsvis rörlig enhet (7). vari i sin tur. eventuellt under - mellankomst av ytterligare frihetsgradsskapande rörliga don. ett arbetsdon (8) är monterbart. varvid för varje nämnd rörelse finns en särskild motor. och vilken anordning är av- sedd att överföra kraft från en motor (9) till en transla- tionsdrivmekanism (10. ll) för förflyttning av den transla- tionsvis rörliga enheten (7) i den kardanskt rörliga maskin- delen. k ä n n e t e c k n a d av att motorn (9) är monterad vid den nämnda, svängbart lagrade ramen (1) och kopplad till den ena (5) av de båda axeltappar. vari maskindelen är lagrad, och varvid nämnda axeltapp är roterbart lagrad både vid ramen (1) och maskindelen (4). samt vid maskindelen är försedd med en därigenom av motorn roterbar pignon (10). vilken ingriper mot en kuggstång (ll) tillhörig maskindelens translationsvis rörliga enhet (7) och parallell med dess rörelseriktning.

2. Anordning enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att axeltappen (5) vid sin ena ände är försedd med nämnda pignon (10) och vid sin andra ände har ett vinkelskuret kugghjul (18). att motorns (9) axel är direkt kopplad till ett andra vinkelskuret kugghjul (17). vilka tillsammans bildar en vinkelväxel. .

3. Anordning enligt krav l. lagringen (19) för maskindelen (4) är anordnad i en med lager- tappen koaxiell ytterring. passande mot en cylindrisk inneryta k ä n n e t e c k n a d av att

4.53 973 10 i en justering i maskindelen (4). och att ytterríngens (21) cylíndríska ytteryta har en centrumlínje som är parallell med nämnda cylíndríska inneryta men något förskjuten. varvid ytterringen (21) är vrídbart anordnad och fixeringsbar i maskíndelen (ßi. varigenom pígnonen (10) är justerbar till sitt läge i förhållande till kuggstången (ll).