SE525668C2 - Led till ett lagrat ställdon lagrat kring ett wobbelorgan - Google Patents

Description

/,*'_.1\';.'> . \__..\ 2 frihetsgrader för positioneringshuvudets rörelser i en konstruktion med hög styvhet och som samtidigt är utrymmessnål.

Ett ytterligare syfte är att utnyttja en tredje frihetsgrad som härrör från en rotation i ställdonet till ledens funktion istället för att konstruera en eliminering av denna frihetsgrad.

Syftet är vidare att åstadkomma en led vilken tillåter höga toleranser i po- sitioneringshuvudets rörelser.

Dessutom är syftet med uppflnningen att en sådan led skall vara produk- tionstekniskt enkel och kostnadseffektiv.

Sammanfattning av uppfinningen Genom föreliggande uppfinning såsom denna framstår i det oberoende patentkravet, uppfylls ovan angivna syfte. Lämpliga utföringsformer av uppfinning- en anges i de beroende patentkraven.

Ett ställdon är exempelvis utformat som en skruv-muttermekanism där en- dera skruven eller muttern betecknas som en axiellt rörlig kolv löpande inuti en cy- linder. Uppfinningen avser härvid en led mellan ställdonet och ett positionerings- huvud och/eller stativ i en parallellkinematisk maskin. Härvid är en ände av kolven roterbart lagrad kring ett wobbelorgan för vridning kring en wobbelaxel genom I wobbelorganet. Wobbelorganet är i sin tur roterbart lagrat i förhållande till positio- neringshuvudet och/eller stativet kring en huvudaxel, varvid de båda axlama kor- sar varandra under en fast vinkel a. där 1° s a s 45°, företrädesvis är 5° s a s 20°.

Vinkeln innebär således att wobbelaxeln kommer att utföra en wobblande rörelse kring huvudaxeln vid en rotation av wobbelorganet kring huvudaxeln.

Wobbelorganet är ien första utföringsforrn utformad som en stödaxel rote- rande kring nämnda huvudaxel med två ändar vilka är roterbart lagrade i var sitt lagerhus fast anslutet till positioneringshuvudet och/eller stativet. Wobbelorganet utgör i detta fall stödaxeln. Som ett alternativ till den första utföringsformen är wobbelorganet utformat som en på stödaxeln löstagbar men fast monterad del.

Wobbelorganet är i en andra utföringsforrn roterbart lagrat på en stödaxel vilken är fast inspänd till positioneringshuvudet och/eller stativet.

Wobbelorganet är vidare försett med en utvändig lagermonteringsyta eller utvändig lageryta kring vilken ställdonet är lagrat. u euro-z o a 4 10:e' Vidare är den fasta vinkeln d orienterad i förhållande till stödaxeln, när ställdonet är monterat vid positioneringshuvudet ochleller stativet, sà att en tiltning mellan ställdonet och stödaxeln tillåts genom en rotation av wobbelorganet kring huvudaxeln. I Rotationen kring huvudaxeln utgörs således endera av att stödakeln med det fast förbundna wobbelorganet roterar eller att wobbelorganet roterar på stöd- axeln.

Ett ytterligare resultat av föreliggande uppfinning är att den förhållandevis stora rotationsrörelsen av wobbelorganet vid en tiltning av ställdonet i leden åstad- kommer en effektiv transport av smörimedel. Åven om leden i första hand är ämnad att rörligt förbinda ställdonet med positioneringshuvudet kan som ovan antytts även leden utgöra en andra led till ställdonet genom att utgöra en rörlig förbindning mellan ställdonet och maskinens stativ..

Kort beskrivning av fitnlngarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av utföringsex- empel med hänvisning till de bifogade ritningama, där figur 1 visar en parallellkinematisk maskin i form av en tripod med en led enligt en första utföringsform av uppfinningen, figur 2 visar en vy ovan ifrån längs ställdonet av enbart leden enligt figur 1 i ett startläge med vinkeln 0° kring en huvudaxel, figur 3 visar ett snitt A - A genom huvudaxeln enligt figur 2, figur 4 visar en sidovy, dvs. med vinkeln 90° kring huvudaxeln, av leden en- ligt figur 2, figur 5 visar ett snitt B - B genom huvudaxeln enligt figur 4, figur 6 visar en vy ovan ifrån enligt figur 2 men med en tiltning av ställdonet på 7° i förhållande till huvudaxeln, figur 7 visar ett snitt C - C genom huvudaxeln enligt figur 6, _ figur 8 visar en sidovy, dvs. med vinkeln 90°-kring huvudaxeln, av leden' en- ligt figur 6, figur 9 visar ett snitt D - D genom huvudaxeln enligt figur 8, figur 10 visar en sidovy, dvs. med vinkeln 90° kring huvudaxeln. av motsva- 20 25 r-nr- f/q" u'....\./' v- ' 4 rande led enligt en andra utföringsform av uppfinningen, figur 11 visar ett snitt E - E genom huvudaxeln enligt figur 10, figur 12 visar en vy ovan ifrån av leden enligt figur 10 i ett startläge med vin- keln O° kring huvudaxeln, I figur 13 visar ett snitt F - F genom huvudaxeln' enligt figur 12.

Beskrivning av uppfinnlngen Figur 1 visar en parallellkinematisk maskin 1 i form av en tripod vilken in- nefattar ett stativ 3 som uppbär tre ställdon 5, vilka vart och ett är utfört som en “ kolv 7 som förskjuts i en cylinder 9. Kolven förskjuts inuti cylindem med hjälp av konventionella drivorgan såsom mekaniska, hydrauliska eller pneumatiska moto- rer. Figuren visar mekaniska ställdon av typen skruv- och muttermekanism som vart och ett drivs av en elektrisk motor 11 ansluten till en av ställdonets ändar. Var- jecylinder 9 är ansluten till stativet 3 via en stativled 13 vilken möjliggör att ställ- donet 5 med dess cylinder 9 kan svänga i alla riktningar relativt stativet 3. En ut- forrnning av denna stativled är visad i figuren som en kardanknut vars yttre rings svängtapp 15 är lagrad i stativet 3. Även andra typer av rörliga lagringar av ställ- donen vid stativet är möjliga.

Den i ställdonets 5 cylinder 9 axiellt förskjutbara kolven 7 är i sin ände för- bunden med ett positioneringshuvud 16 via en armled 17, allmänt visad inringad i figuren. Vidare är positioneringshuvudet 16 anslutet till änden av en arm 18 vilken' är lagrad vid stativet 3 via en universalled 19 vilken innefattar en yttre ring som via tvâ svängtappar är lagrad i stommen 3 samt en inre ring som via tvâ axeltappar är lagrad i den yttre ringen. Årmen 18 sträcker sig från positioneringshuvudet 16 I symmetriskt mellan ställdonen 5 genom universalleden 19. Ställdonen 5 är anord- nade längs sidokantema av en tänkt triangulär pyramid och genom att man för- skjuter kolvama 7 i respektive cylindrar 9 kan-positioneringshuvudet 16 exakt stäl- las in i önskat läge i rymden. Annan 18 kan härvid förskjutas axiellt relativt stativet 3 och universalleden 19.

Figur 2-9 visar en första utföringsforrn av leden 17 varvid figur 2 visar en- dast leden 17 ovan ifrån sedd i ställdonets kolvs 7 riktning i ett startläge med vin- keln 0° kring en huvudaxel 20, och med en vinkelvridning av kolven 7 kring kol- vens längdaxel. Leden 17 är fastrnonterad vid positioneringshuvudet via ledmonte- ringsorgan 22 pà ömse sidor av leden. 20 730 Snittet A - A enligt figur 3 visar att en ände 31 av kolven 7 hos ställdonet är lagrad kring ett wobbelorgan 30 vilket är utformat som en enhetlig del av en stödaxel 33 för leden. Stödaxelns 33 båda ändar 35, 36 och därmed wobbelorga- net 30 är i sin tur lagrad i ledmonteringsorganen 22 för rotation kring huvudaxeln 20. l det visade snittet sammanfaller wobbelorganets 30 wobbelaxel med huvud- axeln 20. Ånden 31 av kolven 7 är via ett wobbellager 32 monterat vid en. lager- monteringsyta 34 för montering av wobbellagret 32._ Alternativt kan lagermonteringsytan 34 vara utformad som en lageryta bearbetad direkt i wobbelorganet 30 varvid lagerytan utgör en del av wobbellagret. En alternativ utföringsformtill wobbelorganet 30 som en enhetlig del av stödaxeln 33 är att wobbelorganet och stödaxeln utfonnas som separata delar vilka löstagbart sam- manfogas till en enhet vid montering.

Figur 4 visar leden ifig. 2 från sidan varvid kolvens 7 vinkelvridning kring sin längdaxel och lagring kring wobbelorganet 30 tydligt framgår. Således visar fi- guren ett vinkelläge av kolvens ände 31 när den vridits 90° kring huvudaxeln iför- hàllande till figur 2, men samma läge av wobbelorganet 30 iförhàllande till led- monteringsorganen 22. i Figur 5 visar snittet B - B angivet i figur 4 där symmetrilinjen av wobbel- organets 30 lagermonteringsyta 34 definierar en wobbelaxel 50 vilken bildar en konstant vinkel a med huvudaxeln 20. Beroende påde visade snitten framträder emellertid vinkeln med olika värden. Vidare är wobbelorganet 30 roterbart lagrat i förhållande till ledmonteringsorganen 2.2 via axellager 52 för rotation kring huvudaxeln 20. Eftersom lagermonteringsytan 34 är orienterad med konstant vinkel i förhållande till huvudaxeln 20 kommer lagermonteringsytan 34 och därmed wobbelaxeln 50 att utföra en wobblande rörelse vid en tänkt rotation av wobbelorganet 30 kring huvudaxeln 20.

Figur 6 samma läge som visas i figur 2, men med den skillnaden att kol- ven 7 dessutom har tiltats 7° i riktning mot det ena ledmonteringsorganet 22. Ge- nom denna tiltningsrörelse, som är ett resultat av att positioneringshuvudet bringas att ändra läge i rymden kommer de brytspänningar som induceras genom tiltnings- rörelsen att elimineras av att wobbelorganet roterar kring huvudaxeln.

Figur 7 visar snittet C - C angivet i figur 6 där. tiltningens effekt tydligt framgår genom att wobbelorganet 30 har roterat kring huvudaxeln 20 i förhållande till det läge som visas i figur 3. looks 20 25 30 rfïí' f/'r\~_~_--~ c., i.- 1./ _ _, __; . 6 För fullständighetens skull visas i figur 8 en sidovy av tiltningsläget med en vridning av kolvens ände 31 vinkeln 90° kring huvudaxeln iförhållande till läget vi- sat i figur 6 samt tiltad i riktning mot ledmonteringsorganet 22.

Figur 9 visar snittet VD - D angivet i figur 6, dvs. i tiltat läge varvid en sida 92 av kolvens ände 31 skymtar fram till skillnad från snittet visat i figur 5. Genom 'tiltningen som orsakar en vinkelvridning av wobbelorganet 30 kring huvudaxeln 20 har den konstanta vinkeln o mellan huvudaxeln 20 och wobbelaxeln 50 i de visade snitten minskat från ca 12,5° ifigur 5 till ca 10,4° i figur 9. Denna ändring av vin- keln är naturligtvis svår att visa i figurerna.

Figur 10 visar en andra utföringsform enligt uppfinningen vilken för tydlig- hetens skull visas spegelvänt i förhållande till den första utföringsformen visad i fl- gurema 2-9. Figur 10 motsvarar den tidigare beskrivna utföringsfonnen enligt figur 4 med ett första ledmonteringsorgan 102 fast monterat vid positionertngshuvudet och ett andra ledmonteringsorgan 104 också fast monterat vid positioneringshu- vudet. Liksom vad som beskrivits vid den första utföringsformen är kolvens ände 31 vridbart monterat kring ett wobbelorgan 106.

Figur 11 visar snittet E - E angivet i figur 10 varvid det framgår att det för- sta ledmonteringsorganet 102 utgörs av ett kopplingshus i vilket ena änden 113 av en stödaxel 110 är anordnad att införas. Stödaxeln 110 utgör en förlängning av det andra ledmonteringsorganet 104 varvid således den andra änden 114 av stödax- eln 110 är fast förbunden med positioneringshuvudet. Wdare är en klämkoppling . 112 anordnad inuti ledmonteringsorganet 102 för att radiellt fixera stödaxelns 110 ena ände 113. På stödaxeln 110 är wobbelorganet 106 roterbart lagrat medelst ett eller flera nållager 116. Således kan i denna utföringsform wobbelorganet 106 ro- tera runt stödaxeln 110 och därmed runt huvudaxeln 20 vilken definierar symmetri- linjen för den fasta stödaxeln 110. Wobbelorganet 106 är som tidigare beskrivits försett med en lagermonteringsyta 34 eller lageryta kring vilken kolvens ände 31 är lagrad. Lagermonteringsytans 34 eller lagerytans symmetrilinje definieras av wobbelaxeln 50 vilken bildar en konstant vinkel o med huvudaxeln 20.' På ömse sidor av wobbelorganet 106 är det monterat ett axiallager 118 samt på ena sidan om wobbelorganet är dessutom en distans 119 monterad för att underlätta vinkelställningar och rotationsrörelser. :ciao i-nr- f/ftï* w .__ t., _, _ ,_,' - 7 Således uppvisar denna andra utföringsforrn samma funktion som den ti- digare visade första utföringsformen, dvs. att en tiltning av kolven och dess ände 31 medför en rotation av wobbelorganet 106.

Figur 12 visar den andra utföringsformen i ett startläge dvs. med en vin- keln 0° kring huvudaxeln 20, men med en vinkelvridning av kolven 7 kring kolvens längdaxel, dvs. samma läge som visats i figur 2.

Figur 13 visar snittet F - F angivet i figur 12 varvid wobbeiorganets 106 wobbelaxel 50 sammanfaller med huvudaxeln 20 i detta läge. Figuren motsvarar den tidigare beskrivna figur 3. inom ramen för efterföljande patentkrav skyddas även andra utföringsfor- mer än de ovan beskrivna, exempelvis invändig lagring av stödaxeln vid den första utföringsformen eller helt separat stödaxel i förhållande till ledmonteringsorganen vid den andra utföringsfonnen.

Claims (9)

20 25 30 (ffilf f/fx x; t.. u» PATENTKRAV

1. Led (17) för anslutning av ett i en parallellkinematisk maskin ( 1) monterat ställdon (5) till maskinen vilket ställdon (5) är anordnat att förflytta ett till maskinen anslutet positioneringshuvud (16) i rymden, kännetecknad av att ställdonet (5) är lagrat kring ett wobbelorgan (30, 106) för rotation kring en wobbelaxel (50) vilket wobbelorgan (30, 106) i sin tur är roterbart lagrat kring en huvudaxel (20) vilken sträcker sig genom stäiidonets (5) lagring kring wobbeiorganet (30, 106).

2. Led enligt kravet 1, kännetecknad av att leden (17) är anordnad mellan ställdonet (5) och positioneringshuvudet (16) altemativt mellan ställdonet (5) och/eller ett stativ (3), varvid en ände (31) av ställdonet (5) är roterbart lagrad kring wobbeiorganet (30, 106) vilket i sin tur är roterbart lagrat vid positioneringshuvudet (16) beh/eller stativet (s) för mation kring huvudaxeln (20).

3. Led enligt något av kraven 1-2, kännetecknad av att wobbelaxeln (50) och huvudaxeln (20) skär varandra med en vinkel a, där 1° s a s 45°.

4. Led enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att wobbelaxeln (50) och huvudaxeln (20) skär varandra med en vinkel a, där 5° s a s 20°.

5. Led enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att wobbeiorganet (30, 106) är försett med en utvändig lagermonteringsyta (34) eller utvändig lageryta (34) på vilken ställdonet (5) är lagrat.

6. Led enligt något av kraven 1-5, kännetecknad av att wobbeiorganet (30, 106) är fast anslutet till en stödaxel (33) försedd med två ändar (35, 36) vilka är ro- terbart anslutna till positioneringshuvudet (16) och/eller stativet (3).

7. Led enligt nagot av kraven 1-5, kännetecknad av att wobbeiorganet (30, 106) är roterbart anslutet till en stödaxel (33) försedd med två ändar (1 13, 114) av vilka åtminstone en ände (114) är fast ansluten till positioneringshuvudet (16) och/eller stativet (3). ff' KN i" f f” (y u» ...- x.) -..'

8. Led enligt kravet 7, kännetecknad av att stödaxelns ena ände (113) är in- förd i ett första ledmonteringsorgan (102) axiellt fixerad med en klämkoppling (112) samt att stödaxelns andra ände (114) ärfast förbunden med ett andra ledmonte- ringsorgan (104).

9. Led enligt något av kraven 3-8, kännetecknad av att vinkeln a är oriente- rad i förhållande till stödaxeln (33), när ställdonet (5) är monterat vid positione- ringshuvudet (16) och/eller stativet (3), så att en tiltrörelse mellan ställdonet (5) och wobbelorganet (30, 106) tilläts genom en rotation av wobbelorganet (30, 106) 1o kring huvudaxeln (20). '