SE502608C2 - Drivenhet för industrirobot - Google Patents

Description

502 608 10 15 20 25 30 2 rotorns längd och diameter. En stor diameter ger därvid ett större vrid- moment medan en mindre diameter ger ett mindre tröghetsmoment och därmed en högre acceleration. Den mest kostnadseffektiva motorn erhålls då kvoten mellan rotorns längd och dess diameter närmar sig l, vilket p.g.a. utbredningen av statorlindning och lagersköldar ger motorn ett långsmalt utseende. Det sämre vridmoment som erhålls med en sådan motor kan kompenseras av högre hastighet och större utväxling.

Varvtalet hos motorn bestäms till stor del av snabbheten hos elektroniken i den växelriktare som skall driva motorn och det finns idag möjlighet till varvtal upp till ca 4000 rpm (varv per minut). För att kunna utnyttja en motor med ett varvtal på upp till 4000 rpm måste växeln kunna reducera varvtalet med en faktor 240. Med acceptabla kugghjulsdiametrar kan detta inte åstadkommas med en parallellaxelväxel i två steg. Man måste då gå över till en trestegsväxel.

REDoGöRELsE FÖR UPPPINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att för en industrirobot åstadkomma en kostnadseffektiv drivenhet, vilken innefattar motor och växel, och vilken uppvisar egenskaperna snabb acceleration och minimal bygghöjd. Detta åstadkommes enligt uppfinningen av en drivenhet innefattande en tvärställd, långsmal motor samt en växel med två steg. Det första steget innefattar en vinkelväxel och det andra steget en cylindrisk kuggväxel.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, där fig 1 visar i sidovy av en drivenhet enligt uppfinningen, och fig2 visar ett vertikalt snitt genom drivenheten. 10 15 20 25 30 35 502 608 3 BESKRIVNING Av UTFÖRINGSEXEMPEL Den i ritningen visade drivenheten är avsedd att fixeras vid stativet till en industrirobot av den ovan beskrivna typen för vridning av exempelvis den första robotarmen runt en horisontell axel. Drivenheten innefattar en lângsmal motor 10 monterad till ett växelhus 11. Motorn är orienterad med sin axel 12 i rät vinkel mot en horisontell linje parallell med den första armens axel. Växelhuset 11 innesluter en växel i två steg, varvid den första är en vinkelväxel och den andra en cylindrisk kuggväxel.

Fig 2 visar ett snitt genom växelhuset 11. På motoraxeln 12 är fixerad ett mindre koniskt kugghjul 13, vilken är i ingrepp med ett större koniskt kugg- hjul 14 fixerat vid den yttre änden av en mellanaxel 15. Mellanaxeln 15 är centrerad av tvâ lager 16. Mellan lagren är vid mellanaxeln 15 fixerat ett mindre cylindriskt kugghjul 17, vilket är i ingrepp med ett större cylindriskt kugghjul 18 fixerat vid en med två lager 19 centrerad utgående axel 20.

Högre hastighet hos motorn kräver större utväxling hos växeln. Med normal kuggskärning hos en växel med enbart avrullning erhålls en utväxlingen om maximalt ca 10:1. Verkningsgraden för en sådan växel är 98% för varje steg.

Detta innebär att förlusterna är små även om växeln byggs upp av flera steg.

Däremot ökar både volym och kostnad för varje steg. För att uppnå en utväxling om 240:1 erfordras vid en parallellaxelväxel i två steg orealistiska diametrar hos de större kugghjulen. Vid en trestegsväxel erhålls rimliga kugghjulsdiametrar men medför att både bygghöjd och tillverkningskostnad ökar. Kostnadsökningen för det tredje steget är därvid så stor att trestegsväxlar ej är ekonomiskt tillämpbara.

En vinkelväxel med koniska drev och enbart avrullning ger normalt en maximal utväxling om 10:1. Vid en hypoidväxel, där vridmomentet överförs genom en kombinerad avrullning och glidning, kan en utväxlingen om 1521 åstadkommas. Verkningsgraden sjunker dock med 3% till ca 95°/<>. Större utväxlingsförhållanden kan erhållas vid spiroidväxlar och rena snäckväxlar men verkningsgraden sjunker drastiskt. Vid en ren snäckväxel med enbart glidning är verkningsgraden ca 50%. De senare växlarna är självhämmande, varvid växeln kan gå i låsning vid impulsmoment från robotaxeln. Sådan låsning kan ej accepteras vid industrirobotar. 502 608 10 Det minsta antalet kuggar på ett drev är beroende av skärverktyget storlek.

Normalt är det därför inte möjligt att tillverka drev med mindre kuggantal än 11. Genom olika metoder såsom underskärning och profilförskjutning kan kuggantalet minskas. Den första metoden innebär emellertid en försvagning av kuggroten medan den andra medför en försvagning av kuggtoppen. Med en i tidskriften Iournal of Mechanical Design, sept 1990, vol 112, pp 430-436 besriven kuggprofil kan kuggdrev med extremt lågt kuggantal tillverkas, varigenom kuggväxlar med stor utväxling och låg känslighet för glapp orsakat av centrumavvikelser kan åstadkommas. Med en kombination av en hypoidväxel och en parallellaxelväxel med en kuggskärning enligt ovan blir det därför möjligt att åstadkomma en utväxling om 240:1 i två steg.

Claims (5)

,f 502 608 PATENTKRAV

1. Drivenhet för en industrirobot innefattande en elmotor (10), vars axel (12) via en reduktionsväxel (13, 14, 17, 18) inrymd i en växellåda (11) är kopp- lad till en utgående axel (20), k ä n n e t e c k n a d a v att reduktionsväxeln innefattar en vinkelväxel och en parallellaxelväxel, att motorns (10) längd är större än dess tvärdimension, att motorn (10) är orienterad med motoraxeln (12) i vinkel mot den utgående axeln (20), och att en projektion av motorn i den utgående axelns riktning är belägen i huvudsak inom växellådans (11) kontur.

2. Drivenhet enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att motoraxeln (12) är orienterad tillnärmelsevis vinkelrätt mot den utgående axeln (20).

3. Drivenhet enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att utväxlingsförhållandet mellan ingående axel (12) och utgående axel (20) är större än 17021.

4. Drivenhet enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar ett växelhus (11), vilket uppbär motorn (10) med sin i växelhuset inskjutande axel (12), varpå fixerats ett mindre koniskt kugghjul (13), en roterbar med två lager (16) centrerad mellanaxel (15), varpå i ena änden fixerats ett större komiskt kugghjul (14) och mellan lagren ett mindre cylindriskt kugghjul (17), en roterbart lagrad och parallell med mellanaxeln (15) utgående axel (20), varpå fixerats ett större cylindriskt kugghjul (18), vilka kugghjul anordnats så att det mindre koniska kugghjulet (13) är i ingrepp med det större koniska kugghjulet (14) och det mindre cylindriska kugghjulet (17) är i ingrepp med det större cylindriska hugghjulet (18).

5. Drivenhet enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att kuggtalet hos det mindre cylindriska kugghjulet (17) är mindre än 10.