SE512931C2 - Anordning för relativ förflyttning av två element - Google Patents

Description

10 '15 20 25 30 35 512 931 huvudsak av motorernas termiska belastning. För att förkorta cy- keltiden krävs större motormoment och därmed större motorer, vilket ger större rörlig massa hos roboten. Detta innebär i sin tur krav på styvare armsystem, vilket ger ytterligare större rörlig massa etc. Naturligtvis kan forcerad motorkylning användas, transmissioner införas för att flytta motorerna närmare robotens bas etc, men detta gör samtidigt roboten dyrare och mindre ro- bust.

En möjlighet att drastiskt minska en robots rörliga massa är att använda en parallell robotstruktur. armstrukturer som är möjliga för parallella robotar görs i artikeln "Structural kinematics of in-parallel-actuated robot-arms" av prof.

K. H. Hunt (Journal of mechanisms, transmissions and automa- tion in design, december 1983). Av speciellt intresse är en armstruktur som består av tre parallella länkinrättningar, där varje länk har fem leder, varav fyra leder bildar två ledpar av kardantyp. Denna länktyp beskrives i detalj i artikeln ”Constant- velocity shaft couplings: a general theory" av prof. K. H. Hunt (Journal of engineering for industry, maj 1973). En implemente- ring av en robot med utnyttjande av den av prof. Hunt beskrivna kinematiska strukturen visas i US patentet 4 976 582. För för- flyttning av objekt i x-, y- och z-led användes tre kraftapplice- rande inrättningar i form av drivdon, som sitter i ett triangelformat mönster på ett första element i form av en fast plattform och som är förbundna med ett rörligt element i form av en ytterligare plattform, på vilken arbetsorganet, tex ett gripdon, är monterat, via var sin länkinråttning med fem leder. En av dessa leder är re- aliserad genom roterbarhet hos en utgående axel från drivdonet medan de fyra övriga lederna är implementerade som antingen två kardanleder, som vid utförande med två inbördes ledat för- bundna armkomponenter hos länkinrättningen förbinder en av dessa armkomponenter med den återstående armkomponenten respektive med det andra elementet, eller som fyra kardankopp- lingar eller fyra sfäriska leder i det fall en av armkomponenterna i länkinrättningen inbegriper två parallellt anordnade länkar. För vridning av objektet användes en transmission mellan ett drivdon En genomgång av vilka _v 10 15 20 25 30 35 512 9315 på det fasta första elementet och en vridanordning på det rörliga andra elementet. Denna transmission måste tillhandahålla fem frihetsgrader, vilka närmare bestämt är realiserade i form av en translationskoppling och två kardanleder.

Genom att samtliga drivdon är monterade på det fasta första elementet kommer den parallella robotstrukturen att ha betydligt mindre rörlig massa än en SCARA-robot. Detta gör det möjligt att uppnå mycket kortare cykeltider vid samma tillgängliga driv- donsmoment. Emellertid har de parallellarmsrobotar som föresla- gits av prof. Hunt och beskrivits i US patentet 4 976 582 ett fler- __ tal nackdelar relativt SCARA-robotar: 1. Arbetsomràdet är litet relativt den volym robotens armstruktur kräver. 2. Roboten kan inte svänga runt för att betjäna flera arbetsytor i robotens omgivning. 3. För att arbeta över en arbetsyta måste robotens fasta första element hängas upp i ett ramverk. Detta ger ett flertal pro- blem: 3.1 Extra kostnader för ramverket. 3.2 Ramverket gör det svårare att komma åt robotens arbets- område. 3.3 Ramverket har en mekanisk egenfrekvens, som exciteras av roboten och som ger onogrannhet vid positioneringen av de objekt roboten förflyttar. 3.4 Olja från lager och växellådor och smuts som samlats på robotens första, fasta element kommer att falla rakt ned i robotens arbetsområde. 3.5 Roboten är svårare att nå vid reparation och service. 10 15 20 25 30 35 512 931f 3.6 Längre kablage krävs, både för robot- och gripdonsanslut- ning och eventuell forcerad motorkylning.

Således vore önskvärd en parallellrobotstruktur, som icke har alla ovanstående nackdelar relativt en SCARA-robot. Detta inne- bär att man skulle behöva en parallellarmsrobot med SCARA-ki- nematik. En sådan robotkinematik beskrives i europapatentet EP 0 668 130 B1. Här förflyttas det rörliga elementet utformat såsom plattform med hjälp av två armar med fem leder och en arm med tre leder. Armarna med fem leder arbetar i xy-planet och använ- __ der ett arrangemang med parallella linor för att erhålla konstant lutning hos den rörliga plattformen. Armen med tre leder arbetar i xz-planet och medverkar till att den rörliga plattformens samtliga frihetsgrader låses. Jämfört med den parallella robotstrukturen i US patentet 4 976 582 har dock denna SCARA-liknande robot- struktur följande nackdelar: 1. Armarna närmast den rörliga plattformen måste överföra vridmoment från den rörliga plattformen till den fasta plattfor- men. Detta gör att lager och armar måste dimensioneras där- efter, vilket ger större rörlig massa än i fallet då tre par pa- rallellänkar, som endast behöver ta upp normalkrafter, an- vändes. 2. Motorn som manipulerar armen med tre leder måste vridas runt och ger därför en extra rörlig massa hos roboten. 3. Arrangemanget med parallella linor för att erhålla konstant lutning hos den rörliga plattformen har kortare livslängd och sämre noggrannhet än parallella länkar. Dessutom kommer li- norna och deras fastsättningar att samla smuts och omöjlig- göra användning av roboten i tillämpningar med hygienkrav.

En parallellrobot med SCARA-liknande kinematik men som inte har ovanstående nackdelar beskrivs i det svenska patentet 9700090-5. Här är tre drivdon monterade med sammanfallande 10 15 20 25 30 35 512 931í rotationscentra och varje drivdon är förbundet med det rörliga elementet (plattformen) via armar med fem frihetsgrader. Ar- marna närmast den rörliga plattformen består av tre, två respek- tive en länk och dessa länkar behöver endast överföra normal- spänningar mellan de rörliga och fasta elementen (plattfor- marna). Detta gör att armsystemet blir mycket lätt och samtidigt mycket styvt. Dessutom utsättes lederna endast för normalkraf- ten och lager kan därför göras små med resulterande liten rörlig massa hos roboten. Samtliga drivdon är monterade på det fasta elementet (plattformen) (fig 10) och genom att de har gemensamt axelcehtrum kan hela roboten svängas runt genom att styra driv- __ donen synkront.

En nackdel med robotstrukturen enligt det svenska patentet 9700090-5 är att en av armarna har tre länkar mellan det rörliga elementet (plattformen) och en på en utgående axel hos drivdo- net monterad armdel och att en annan arm endast har en länk.

Detta gör att länkarna för dessa armar ej kan monteras parvis, vilket annars är en fördel, både ur kraftöverföringssynpunkt och vad gäller lagerutformning. Naturligtvis skulle man kunna införa redundanta länkar så att armen med tre länkar erhåller två länk- par och armen med en länk erhåller ett länkpar, men detta ger större rörlig massa och ökar kostnaderna för roboten.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN finnin ens fte Föreliggande uppfinning har till syfte att reducera ovan diskute- rade problem hos parallellrobotstrukturen i det svenska patentet 9700090-5.

Redovisning av uppfinningen Det uppställda syftet uppnås enligt uppfinningen genom att an- ordningen tilldelas de särdrag som framgår av efterföljande pa- tentkrav, och då primärt kravet 1. Därigenom erhålles en robot 10 15 20 25 30 35 S12 931; med parallellt fungerande länkinrättningar, vilken robot lämpar sig väl för golvmontage, och dessutom uppvisar SCARA-kinema- tik och har en minimal rörlig massa. Denna robot ger stora möj- ligheter att till låg kostnad och med mycket korta förflyttningstider plocka och placera objekt. Exempel pà tillämpningar är sortering och paketering av kakor och praliner, hantering av små förpack- ningar, burkar och flaskor och förpackningar av tabletter och tablettkartor inom läkemedelsindustrin.

I de osjälvständiga patentkraven 2-19 definieras fördelaktiga vi- dareutformningar av den uppfinningsenliga grundtanken.

Ytterligare fördelar och särdrag med uppfinningen framgår av efterföljande beskrivning.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Under hänvisning till bifogade ritningar följer nedan en närmare beskrivning av såsom exempel anförda utföranden av uppfin- ningen.

Pà ritningarna är: Fig 1 en schematisk perspektivvy illustrerande en utförandeform av uppfinningen, Fig 2 en detaljvy illustrerande en utformning utgörande ett alter- nativ till den i fig 1 visade, och Fig 3 en perspektivvy illustrerande vissa variationsmöjligheter vad gäller anslutningen av robotens länkinrättningar till det rör- liga andra elementet.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRANDEN I fig 1 visas en utförandeform av uppfinningen. Ett första element 1 är i exemplet tänkt att vara fast monterat, tex i ett golvfast 10 15 20 25 30 35 512 931? stativ symboliserat vid 1. Det påpekas emellertid i detta sam- manhang att det här såsom ”fast” beskrivna elementet 1 i sig kan vara rörligt i rymden med hjälp av annan förflyttningsutrustning.

Ett i förhållande till elementet 1 rörligt andra element är beteck- nat 2. Detta element har i exemplet karaktären av ramverk. Ele- mentet 2 är manipulerbart i x-, y- och z-led med hjälp av kraftap- plicerande inrättningar 3, 4 och 5. Dessa är realiserade såsom drivdon uppvisande ett respektive stationärt parti a och ett i för- hållande därtill rörligt parti b. Det föredrages att drivdonen 3, 4, 5 är utformade såsom vriddon, d v s att deras rörliga partier b är vrid- eller roterbara. Dessa drivdon 3, 4, 5 har sina stationära partier a fast förbundna med det första elementet 1.

Mellan de två elementen 1, 2 är kopplade minst tre länkinrätt- ningar A, B, C. Drivdonen 3, 4 och 5 är anordnade att bringa län- kinrättningarna i rörelse för att därigenom åstadkomma relativ förflyttning av elementen 1, 2. Var och en av länkinrättningarna A, B, C innefattar åtminstone en första komponent 6, 7, 8 och åtminstone en andra komponent 14 ,15; 16, 17; 18, 19. Inled- ningsvis kommer nu att beskrivas det i fig 1 visade utförandet, där varje länkinrättning A, B, C inbegriper minst 2 parallella län- kar, vilka kan sägas bilda underarm hos varje länkinrättning. Den första komponenten 6, 7, 8 bildar en överarm hos respektive länkinrättning A, B, C.

Det andra elementet 2 är uppbyggt som ett ramverk för att möj- liggöra den ledade parvisa monteringen i tre dimensioner av de tre paren av parallella länkar 14, 15; 16, 17; 18, 19. Avgörande för att roboten skall fungera med en SCARA-liknande kinematik är hur de tre paren av länkar är monterade på ramverket 2.

De två länkarna 14, 15; 16, 17; 18, 19 i var och en av länkinrätt- ningarna A, B, C är ledat förbundna dels med överarmskompo- nenten 6, 7 respektive 8 hos länkinrättningarna, dels med ram- verket 2. Närmare bestämt är länkarna 14 och 15 medelst ledin- rättningar 20, 21 förbundna med armkomponenten 6 medan län- karna med hjälp av ledinrättningar 22, 23 är förbundna med ram- 10 15 20 25 30 35 512 931. verket 2. Dessa ledinrättningar är så utformade att de i robotens sammansatta tillstånd tillåter relativ rörelse med två och ej mer än två frihetsgrader mellan den av länkarna 14, 15 bildade un- derarmskomponenten och överarmskomponenten 6 respektive ramverket 2, vilka frihetsgrader består av svängbarhet i alla rikt- ningar kring två vinkelställda, reella eller imaginära axlar. I prak- tiken kan de enskilda lederna 20, 21, 22, 23 vara bildade av kar- danleder eller kulleder. I det senare fallet tillkommer en frihets- grad i form av vridbarhet hos den enskilda länken 14, 15 kring dess längdaxel men såsom en konsekvens av de parallellt an- ordnade länkarna 14, 15 innebär denna ytterligare frihetsgrad __ icke någon ytterligare rörelsefrihet hos ramverket 2 i förhållande till stativet eller elementet 1 då roboten är i sitt sammansatta tillstånd.

Vad som nyss beskrivits med avseende på länkarna 14 och 15 och deras leder i länkinrättningen A har också sin motsvarighet vad gäller de övriga länkinrättningarna B och C. Närmare be- stämt uppvisar underarmskomponenten hos länkinrättningen B också två parallellt anordnade länkar 16, 17, som via leder 24, 25 är förbundna med överarmskomponenten 7 och via leder 26, 27 med ramverket 2. Vad beträffar länkinrättningen C bildas un- derarmskomponenten av de parallella länkarna 18, 19, som via leder 28, 29 är förbundna med överarmskomponenten 8 och via leder 30, 31 med ramverket 2.

De två länkarna i vart och ett av länkparen i länkinrättningarna A, B, C är väsentligen lika långa, något som innebär att de som en konsekvens av parallelliteten bildar parallellogrammer.

På ramverket 2 är anordnat ett arbetsorgan 36 av godtyckligt slag, t ex ett gripdon.

Drivdonet 3 har sitt rörliga parti b förbundet med överarmskom- ponenten 6 så att denna förlänas svängbarhet kring den med 37 betecknade axeln. 10 15 20 25 30 35 512 931-É Drivdonet 4 har sitt rörliga parti b förbundet med överarmskom- ponenten 7 hos länkinrättningen B så att drivdonet 4 förmår bi- bringa överarmskomponenten 7 en svängrörelse. Denna svängrö- relse sker kring axeln 37. Det poängteras att de två drivdonen 3 och 4 icke nödvändigtvis màste ha sina vridaxlar parallella och än mindre sammanfallande såsom visas i fig 1 ehuru detta dock mestadels är att föredraga, icke minst därigenom att då kinematiken förenklas för kringvridning av roboten med en stor vinkel och närmare bestämt upp till ett helt varv. Även den återstående C av Iänkinrättningarna har sin över- __ armskomponent 8 svängbart anordnad, närmare bestämt kring en med 38 betecknad axel. Denna axel 38 är icke-parallell med svängningsaxeln 37 för åtminstone en av överarmskomponen- terna 6, 7 hörande till de två övriga Iänkinrättningarna A, B. För svängning av överarmskomponenten 8 finns drivdonet 5, vars rörliga parti b uppvisar ett i en vinkelväxel 9/10 ingående kugg- hjul 9. Det koniska kugghjulet 10 är stelt förbundet med över- armskomponenten 8 så att rotation av kugghjulet 10 ger upphov till svängning av överarmskomponenten 8 kring axeln 38. Kugg- hjulet 10 är roterbart lagrat i överarmskomponenten 7 hos Iänkin- rättningen B med hjälp av en axel 53. Detta arrangemang innebär att vid svängning av överarmskomponenten 7 med hjälp av driv- donet 4 även armskomponenten 8 kommer att medfölja såsom en konsekvens av att axeln 53 och även kugghjulet 10 kommer att medfölja i svängrörelsen.

Det föredrages att rotationsaxeln hos drivdonets 5 rörliga parti b sammanfaller med rotationsaxeln för b hos drivdonet 4. Det mest optimala utförandet härvidlag är att de rörliga partierna hos samtliga drivdon 3, 4, 5 har sina rörliga partier roterbara kring en och samma geometriska axel 37.

Avgörande för om roboten skall fungera med en SCARA-liknande kinematik är hur de tre paren av länkar 14, 15; 16, 17; 18, 19 är monterade på ramverket 2. Enligt uppfinningen föreligger krav vad avser riktningarna hos linjerna 42, 43 och 44. Dessa linjer 10 15 20 25 30 35 512 931É 10 definieras av vridningscentra hos de leder som ansluter underarmarna till ramverket 2. Således definieras linjen 42 av vridningscentra hos lederna 26 och 27, vilka ger länkarna 16 och 17 en ledad anslutning till ramverket 2 i ramverksstaget 33. På samma sätt definieras linjen 43 av lederna 30 och 31, som förbinder länkarna 18 och 19 med ramverksstaget 34 och linjen 44 av lederna 22 och 23 mellan länkarna 14 och 15 och ramverksstaget 32.

Enligt utförandeformen i fig 1 är linjerna 42 och 43 parallella med xy-planet medan linjen 44 är parallell med z-axeln. Vidare bildar *_ linjen 43 vinkeln 45° med linjen 42. Samtidigt definierar riktning- arna hos linjerna 42, 43 och 44 orienteringen hos ramverket 2.

Ytterligare krav föreligger: i fig 1 definieras linjen 39 av lederna 24 och 25, som förbinder länkarna 16 och 17 med överarmskom- ponenten 7 hos länkinrättningen B. Linjerna 39 och 42 måste vara inbördes parallella.

Vad beträffar länkinrättningen A definieras linjen 41 av lederna 20, 21, som förbinder länkarna 14 och 15 med överarmskompo- nenten 6. Svängningscentrumlinjerna 41 och 44 måste likaledes vara inbördes parallella. Slutligen definieras linjen 40 i länkin- rättningen C av länkarnas 18, 19 leder 28, 29. Linjerna 40 och 43 måste vara inbördes parallella.

Till det sagda kommer att vridningsaxeln 37 för det till länkinrätt- ningen A hörande drivdonet 3 måste vara inbördes parallell med linjerna 41 och 44. Även hos länkinrättningen C gäller att sväng- ningsaxeln 38 för överarmskomponenten 8 måste vara parallell med linjerna 40 och 43. För den återstående länkinrättningen B gäller att svängningsaxeln 37 för dess överarmskomponent 7, dvs vridaxeln för det rörliga partiet b hos länkinrättningens drivdon 4, skall vara vinkelrät mot linjerna 39 och 42. 10 15 20 25 30 35 512 931? 11 Eftersom linjen 43 sträcker sig i 45° vinkel i förhållande till linjen 42 i det illustrerade exemplet kommer även linjerna 38 och 40 att bilda 45° vinkel med linjerna 39 och 42.

Lederna 18-31 kan vara av typen kulled (sfäriska lager) eller kar- danled (Hooke-koppling). I fig 1 antydes tillämpningen av kulle- der. Det är också möjligt att fördela ledfunktionen hos ett par av länkar enligt fig 2, där detta arrangemang visas för länkparet 14, 15. På överarmskomponenten 6 är monterat ett lager 49, som gör att axeln 46, som samtidigt fungerar som staget 11 i fig 1, kan roteras med rotationscentrum sammanfallande med linjen 41. l __ axelns 46 båda ändar är monterade två lager 47, 48 så att län- karna 14, 15 kan svängas upp/ned. På samma sätt är länkarna anslutna till ramverksstaget 32 via lagren 50, 51 och 52. Lagret 52 ger axeln 45 ett rotationscentrum som sammanfaller med lin- jen 44. Det påpekas att när underarmskomponenten hos respek- tive länkinrättning är bildad av två parallella länkar de respektive svängningscentrumlinjerna betraktas såsom varande konstitue- rade av linjer gående genom sådana svängningscentra, som möj- liggör för länkarna att svänga i deras gemensamma plan. l övrigt gäller följande hos utförandet enligt fig 1. Länkarna 14 och 15 skall vara lika långa och avståndet mellan lederna 20 och 21 skall vara detsamma som avståndet mellan lederna 22 och 23 (avståndet mellan lederna definieras som avståndet mellan svängningsaxlarna hos lederna då de parallella länkarna svänger i det plan länkarna tillsammans bildar).

Länkarna 16 och 17 skall vara lika långa och avståndet mellan lederna 24 och 25 skall vara detsamma som avståndet mellan lederna 26 och 27. Länkarna 18 och 19 skall vara lika långa och avståndet mellan lederna 28 och 29 skall vara lika med avståndet mellan lederna 30 och 31.

Såsom framgår av fig 1 uppvisar överarmskomponenten 7 ett av- vinklat parti 54, i vilket kugghjulets 10 axel 53 är lagrad. 10 15 20 25 30 35 512 931* 12 Såsom ovan redan framgår måste rotationscentrumaxlarna för drivdonen 4 och 5 alltid sammanfalla. Däremot är det inte nöd- vändigt att rotationscentrumaxeln för drivdonet 3 sammanfaller med den gemensamma rotationscentrumaxeln för drivdonen 4 och 5.

Med utförandet enligt fig 1 kommer drivdonen 3, 4 och 5 att kon- trollera ramverkets 2 position i x-, y- och z-led. Detta innebär att roboten kan användas för att t ex plocka och avlämna objekt med arbetsorganet 36 i figuren. Förflyttningarna av arbetsorganet kommer att ske med konstant lutning (o, och o, konstanta) me- __ dan orienteringen (oz) kommer att bero av armkomponentens 7 riktning. l flera tillämpningar önskar man dock kunna styra ob- jektets orientering, vilket innebär att en transmission för vridning av arbetsorganet 36 måste införas, såvida man inte kan accep- tera att öka robotens rörliga massa genom att placera en motor för oz-manipulering i ramverket 2.

Såsom tidigare nämnts är riktningarna hos linjerna 42, 43 och 44 avgörande för robotens funktion. Om man önskar att rotations- axlarna hos drivdonen 3 och 4 skall vara vertikala så att roboten enkelt skall kunna svängas runt dessa axlar som en SCARA-ro- bot, så måste linjerna 41 och 44 vara vertikala.

Genom att överarmskomponenten 8 hos länkinrättningen C är rörlig relativt överarmskomponenten 7 hos länkinrättningen B och denna i sin tur är svängbar relativt det första elementet 1 kom- mer överarmskomponenten 8 att vara rörlig relativt det första elementet 1 med två frihetsgrader, nämligen svängbarhet kring två axlar.

Det föredrages att svängaxlarna 37 och 38 för överarmskompo- nenterna 7, 8 hos länkinrättningarna B, C skär varandra. Före- trädesvis är dessa svängaxlar 37, 38 vinkelräta mot varandra.

Det påpekas att i analogi med vad som också beskrives i US pa- tentet 4 976 582 ett enskilt par av länkar 14, 15; 16, 17; 18, 19 10 15 20 25 30 35 512 931? 13 skulle kunna ersättas av en enda enskild länk men detta förut- sätter då att ledanordningarna vid denna enskilda länks ändar, d v s den Iedbara förbindningen relativt länkinrättningens över- armskomponent och det andra elementet 2, realiseras i form av kardanleder. l fig 1 har linjen 44 placerats på ramverksdelen 32 och linjen 42 på ramverksdelen 33. Denna placering är dock godtycklig då det gäller att ha kontroll över ramverkets samtliga frihetsgrader. Lin- jerna 44 och 42 kan i princip placeras var som helst på ett god- tyckligt utformat ramverk, bara man ser till att linjen 44 och linjen _, 42 sträcker sig i vinkel relativt varandra. Likaså kan ledparen 22/23 och 26/27 placeras var som helst på linjerna 44 respektive 42. Även när det gäller linjen 43 finns stora variationsmöjligheter.

Således kan linjen 43 parallellförflyttas godtyckligt i ramverket.

Såsom redan sagts bildar i exemplet linjen 43 en rät vinkel med linjen 44 medan även linjen 42 sträcker sig i rät vinkel relativt linjen 44 och linjen 43 bildar väsentligen 45° vinkel relativt linjen 42. Dessa vinkelförhållanden kan emellertid modifieras såsom antydes i fig 3. Den där givna presentationen illustrerar hurusom linjerna 43 och 42 kan förändras, varvid i detta fall som utgångspunkt betraktas linjen 44. Med streckade linjer antydes i fig 3 hurusom linjerna 42 och 43 kan snedställas betydligt relativt den i fig 1 illustrerade orienteringen. Dock betonas att linjerna 42 och 43 icke får inriktas så att samtliga linjer 42, 43 och 44 skulle komma att ligga i samma plan. Linjerna 42, 43 och 44 får ej hel- ler vara parallella.

De möjligheter som inom praktiska gränser låter sig genomföras vad gäller variation av linjernas 42 och 43 lägen enligt vad som antydes i fig 3 kan formuleras på följande vis: plan, som är pa- rallella med svängningscentrumlinjen 44 för Iedinrättningen 22, 23 mellan länkarna 14, 15 och ramverket 2 hos länkinrättningen A och som dessutom är parallella med svängningscentrumlinjen 43 för Iedinrättningen 30, 31 mellan länkarna 18, 19 och ramver- ket 2 hos länkinrättningen C bildar en vinkel som är skild fràn O° och 90°, lämpligen inom 20-70°, företrädesvis 30-60°, och 10 15 20 25 30 35 '512 931f 14 speciellt ca 45° relativt svängningscentrumlinjen 42 för ledinrättningen 26, 27 mellan länkarna 16, 17 och ramverket 2 vad beträffar länkinrättningen B. Den sistnämnda svängningscentrumlinjen 42 bildar därvid en vinkel, som företrädesvis är i intervallet från -30 till +60” relativt plan vinkelräta mot svängningscentrumlinjen 44. För god stabilitet i detta avseende bör nämnda vinkel om från -30 till +60° ligga såsom antydes i fig 3 vad beträffar linjen 42, nämligen enbart åt ena hållet räknat från utgångsläget sådant detta framgår i fig 1.

Vad beträffar länkinrättningen C bildar svängningscentrumlinjen _ 43 för ledinrättningen 30, 31 vinklar som företrädesvis ligger mellan -15 och +45° relativt plan vinkelråta mot svängningscentrumlinjen 44 för ledinrättningen 22, 23 hörande till länkinrättningen A.

Det påpekas att vid alla förändringar enligt fig 3 av riktningen för linjerna 42 och 43 gäller att parallellitet måste bibehållas relativt linjerna 39 respektive 40 såsom tidigare beskrivits.

Orienteringen i xy-planet hos ramverket, d v s dess rotationsvin- kel oz kring z-axeln, bestäms av riktningen hos linjen 42 (i xy- planet). l fig 1 kommer därför ramverket 2 att vridas då armkom- ponenten 7 svängs runt. Önskas en konstant orientering kan armkomponenten 7 ersättas av ett parallellogram, vars yttre stag kopplas till armdelen 12 och vars inre stag fixeras vid stativet 1.

Drivdonet 4 anbringas därvid så att det försätter de mellanlig- gande parallella stagen i svängrörelse. Uttryckt i andra ordalag innebär detta att armkomponenten 7 i fig 1 skulle komma att er- sättas medelst två i ett parallellogram ingående, parallella stag.

Det är givet att vad som ovan beskrivits blott är att betrakta så- som exemplifierande för den uppfinningstanke, som det be- skrivna utförandet avser att belysa. För genomsnittsfackmän inom detta område är en mängd variationer begripliga när kun- nande vunnits vad avser de grundläggande dragen hos uppfin- ningen. Således är uppfinningstanken blott begränsad av efter- 512 931? 15 följande patentkrav, i vilka dock inkluderas ekvivalenta utföran- deformer.

Claims (1)

10 15 20 25 30 35 512 '931É 16 Patentkrav

1. Anordning för relativ förflyttning av två element, (1, 2), inne- fattande minst tre länkinrättningar (A, B, C) kopplade mellan de tvà elementen (1, 2) samt kraftapplicerande inrättningar (3, 4, 5) för att bringa länkinrättningarna (A, B, C) i rörelse för att därigenom åstadkomma den relativa förflyttningen av ele- menten (1, 2), varvid var och en av länkinrättningarna inne- fattar åtminstone en första komponent (6, 7, 8) och åtminstone en andra komponent (14, 15, 16, 17, 18, 19), varvid de första och andra komponenterna i var och en av länkinrättningarna (A, B, C) är inbördes ledat förbundna och dessutom ledat förbundna med ett respektive tillhörande av de första och andra elementen (1, 2), varvid de första och andra kom- ponenterna i var och en av länkinrättningarna (A, B, C) är in- bördes förbundna medelst ledinrättningar (20, 21; 24, 25; 28, 29;), som åtminstone i anordningens sammansatta tillstånd tillåter relativ rörelse med två frihetsgrader mellan de respek- tive första och andra komponenterna, vilka frihetsgrader be- står av svängbarhet i alla riktningar kring två vinkelställda, re- ella eller imaginära axlar, varvid var och en av de åtminstone ena andra komponenterna är förbundna med det andra ele- mentet (2) medelst ledinrättningar (22, 23; 26, 27; 30, 31), vilka i anordningens sammansatta tillstånd tillåter relativ rör- lighet mellan de andra komponenterna och det andra elemen- tet (2) med tvà frihetsgrader i form av svängbarhet i alla rikt- ningar kring två relativt varandra vinkelställda reella eller ima- ginära axlar, varvid den åtminstone ena andra komponenten i var och en av länkinrättningarna (A, B, C) omfattar antingen en enskild länk förbunden med den första komponenten i re- spektive länkinrättning och med det andra elementet medelst kardanleder eller alternativt minst två parallella länkar, som vardera är förbundna med den första komponenten i respek- tive länkinrättning (A, B, C) och det andra elementet (2) med kardanleder eller sfäriska leder eller andra leder som tillåter svängning kring två eller tre vinkelställda axlar, och varvid de ledinrättningar som förbinder varje enskild av sagda andra 10 15 20 25 30 35 i 512 *931É 17 komponenter med den första komponenten i respektive länkinrättning (A, B, C) och med det andra elementet (2) bildar med varandra parallella, reella eller imaginära svängaxlar (42, 43, 44 och 39, 40, 41) kännetecknad därav, att linjer (42, 43, 44) gående igenom svängningscentra bildade av ledinrättningarna mellan den åtminstone ena andra kompo- nenten (14, 15; 16, 17; 18, 19) i länkinrättningarna (A, B, C) och det andra elementet (2) ej samtliga ligger i samma plan, att för minst en (A, C) av länkinrättningarna är dess första komponent (6, 8) svängbar relativt det första elementet (1) kring en svängaxel (37, 38) som är väsentligen parallell med svängningscentrumlinjerna (41, 44 respektive 40, 43) mellan den åtminstone ena andra komponenten (14, 15; 18, 19) i länkinrättningen i fråga och dess första komponent (6, 8) re- spektive det andra elementet (2), att svängningscentrumlin- jerna (42, 43, 44) för ledinrättningarna mellan den åtminstone ena andra komponenten i länkinrättningarna (A, B, C) och det andra elementet (2) är icke-parallella, att minst en (B) av länkinrättningarna (A, B, C) har sin första komponent (7) svängbar med en frihetsgrad relativt det första elementet (1), att en andra (C) av länkinrättningarna har sin första komponent (8) svängbar kring en axel (38) relativt det första elementet och att denna sistnämnda axel (38) bildar samma vinkel relativt svängningscentrumlinjen (39) för ledinrättningen (24, 25) mellan den ytterligare länkinrättningens (B) första och andra komponenter (7; 16, 17) som svängningscentrumlinjen (43) mellan den andra länkinrättningens (C) åtminstone ena andra komponent (18,19) och det andra elementet (2) bildar relativt svängningscentrumlinjen (42) mellan den ytterligare länkinrättningens (B) åtminstone ena andra komponent (16, 17) och det andra elementet (2). . Anordning enligt krav 1, kännetecknad därav, att den andra (C) av länkinrättningarna har sin första komponent (8) anord- nad förbunden med den första komponenten (7) hos den ytter- ligare länkinrättningen (B) för att medfölja denna första kom- ponent i en svängrörelse. 10 15 20 25 30 35 512 931: 18 . Anordning enligt krav 2, därav, att den andra (C) av länkinrättningarna har sin första komponent (8) sväng- bar kring en axel (38) relativt den första komponenten (7) hos den ytterligare länkinrättningen (B). . Anordning enligt krav 1, kännetecknad därav, att den första komponenten (7) hos den ytterligare länkinrättningen (B) in- nefattar en parallellogram. _ Anordning enligt något tidigare krav, kännetecknad därav, att åtminstone två (A, B) av länkinrättningarna har sin första komponent (6, 7) rörlig relativt det första elementet (1) med en och ej mer än en frihetsgrad. . Anordning enligt något tidigare krav, kännetecknad därav, att åtminstone en (C) av länkinrättningarna har sin första kompo- nent (8) rörlig relativt det första elementet (1) med två och ej mer än två frihetsgrader. . Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att åtminstone en (C) av länkinrättningarna har sin första komponent (8) svängbart anordnad på den första komponen- ten (7) hos en annan (B) av länkinrättningarna kring en axel (38). . Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att svängaxlarna (37, 38) för de första komponenterna (7, 8) hos två av länkinrättningarna (B, C) skär varandra. . Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att svängaxlarna (37, 38) för de första komponenterna (7, 8) hos två av länkinrättningarna (B, C) är väsentligen vinkelräta mot varandra. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att den kraftapplicerande inrättningen (5) för att bringa 10 15 20 25 30 35 512 931: 19 en (C) av Iänkinrättningarna i rörelse har ett första parti för- bundet med det första elementet (1) medan denna kraftappli- cerande inrättning har ett andra parti, som är rörligt i förhål- lande till det förstnämnda partiet och som är anordnat att bringa den första komponenten (8) hos den förstnämnda (C) av Iänkinrättningarna i rörelse. Anordning enligt något av kraven 1-9, kännetecknad därav, att den kraftapplicerande inrättningen (5) för att bringa en (C) av Iänkinrättningarna i rörelse har ett första parti fast förbun- det med det första elementet (1) och ett andra parti, som är rörligt i förhållande till det första och som är anordnat att via en vinkelväxel bibringa den första komponenten hos en annan (C) av Iänkinrättningarna en svängrörelse. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att svängaxlar (37) för de första komponenterna (6, 7) till två (A, B) av Iänkinrättningarna är väsentligen parallella. Anordning enligt krav 12, kännetecknad därav, att svängaxlarna (37) för de första komponenterna (6, 7) till de två Iänkinrättningarna (A, B) sammanfaller med varandra. Anordning enligt krav 11, kännetecknad därav, att den via vinkelväxeln (9, 10) på den första komponenten (8) hos en (C) av Iänkinrättningarna verkande kraftapplicerande inrättningen (5) har sin rotationsaxel väsentligen parallell, och företrädes- vis väsentligen sammanfallande, med rotationsaxeln för en annan (4) kraftapplicerande inrättning, som har ett första parti fast förbundet med det första elementet (1) och ett andra parti, som är rörligt i förhållande till det första partiet, förbundet med den första komponenten (7) hos en annan (B) av Iänkinrätt- ningarna, närmare bestämt den länkinrättning, vars rörelse den första komponenten (8) hos den förstnämnda Iänkinrätt- ningen (C) är anordnad att medfölja. 10 15 20 25 30 35 ,512'931f 20 Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att hos åtminstone en av länkinrättningarna (A, B, C) är de andra komponenterna (14, 15; 16, 17; 18, 19) bildade av minst två väsentligen parallella länkar. Anordning enligt krav 12, kännetecknad därav, att varje enskild led (20, 21; 22, 23; 26, 27; 24, 25; 28, 29; 30, 31) hos de parallella länkarna uppvisar två eller tre frihetsgrader be- traktad för sig. Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att plan, som är parallella med svängningscentrumlin- jen (44) för ledinrättningen (22, 23) mellan den åtminstone ena andra komponenten (14, 15) och det andra elementet (2) hos en (A) första av länkinrättningarna och som dessutom är parallella med svängningscentrumlinjen (43) för ledinrätt- ningen (30, 31) mellan den åtminstone ena andra komponen- ten (18, 19) och det andra elementet (2) hos en annan (C) av länkinrättningarna, bildar en vinkel som är skild från O° och 90°, lämpligen inom 20-70°, företrädesvis 30-60°, och speciellt ca 45°, relativt svängningscentrumlinjen (42) för ledinrätt- ningen (26, 27) mellan den åtminstone ena andra kompo- nenten (16, 17) och det andra elementet (2) hos en ytterligare (B) av länkinrättningarna, och att den sistnämnda svängnings- centrumlinjen (42) bildar en vinkel, som företrädesvis är i vin- kelintervallet från -30 till +60° relativt plan vinkelräta mot den i detta patentkrav förstnämnda svängningscentrumlinjen (44). Anordning enligt något föregående krav, kännetecknad därav, att svängningscentrumlinjen (43) för ledinrättningen (30, 31) mellan den åtminstone ena andra komponenten (18, 19) och det andra elementet (2) hos den i patentkrav 17 som "annan" (C) av länkinrättningarna benämnda bildar vinklar som företrädesvis är mellan -15 och +45° relativt plan vinkelräta mot svängningscentrumlinjen (44) för ledinrättningen (22, 23) mellan den åtminstone ena andra komponenten (14, 15) och 512' 931§ 21 det andra elementet (2) hos den i patentkrav 17 som ”första” (A) av länkinrättningarna benämnda.

19. Anordning enligt någöt föregående krav, kännetecknad därav, att den utgörs av en industrirobot, vars andra element (2) avses bära, direkt eller indirekt, minst ett arbetsorgan (3).