SK9003Y1 - Axiálny elektrický harmonický reduktor - Google Patents

Abstract

Axiálny elektrický harmonický reduktor je zložený zo statora (3) motora, pevne uloženého na nosnom hriadeli (1) statora s integrovanými vývodkami (5) káblov, pevným spojením pripojeného k tuhému telesu (11) s vnútorným kužeľovým ozubením, a rotora (4) motora, pevne uloženého vnútri hriadeľa (2) rotora s nalisovaným pružným guľkovým ložiskom (7) na jeho šikmej vonkajšej eliptickej vačke (6), uloženého na ložiskách viazaných na nosný hriadeľ (1) statora. Pružný prstenec (8) s vonkajším kužeľovým ozubením, nasadený na pružné guľkové ložisko (7), je valivým uložením viazaný k hriadeľu (2) rotora a svojím vonkajším kužeľovým ozubením vložený do záberu s vnútorným kužeľovým ozubením tuhého telesa (10). Výstupná príruba (9), ktorá je valivým uložením viazaná k nosnému hriadeľu (1) statora a tuhému telesu (10) s vnútorným kužeľovým ozubením, je pevne pripojená k pružnému prstencu (8) s vonkajším kužeľovým ozubením.

Description

SK 900 Υ1

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka axiálneho elektrického harmonického reduktora (AEHR) v oblasti strojárstva, elektrotechniky, manipulačnej, robotickej a automatizačnej techniky.

Doterajší stav techniky

Navrhované riešenie axiálneho elektrického harmonického reduktora (AEHR), s integráciou elektrického pohonu priamo do generátora vín harmonického prevodu a pružným prstencom s kužeľovým ozubením, v súčasných usporiadaniach a vyhotoveniach harmonických prevodoviek/reduktorov, resp. servopohonov na ich báze, nebolo a ani nie je všeobecne rozšírené.

Harmonické prevodovky využívajú konvenčné usporiadame generátora vín, pružného ozubeného prstenca a tuhého ozubeného kolesa do kompaktného celku s následným sériovým pripojením výstupného hriadeľa elektrického pohonu k prírube generátora vín. Tieto konvenčné riešenia plne pokiývajú potreby štandardných pohonných jednotiek, ktoré sú využívané predovšetkým v robotickej technike ako robotické pohonné kĺby. Ich aplikácia v celkovej zostave strojového/robotického zariadenia však vyžaduje väčšie zástavbové rozmery, čo má priamy vplyv na vyššiu hmotnosť týchto zariadení, a tým tieto sériové usporiadania len v malom rozsahu pokrývajú požiadavky na stavbu kĺbových a kolaboratívnych robotov.

Integrácia elektrického pohonu priamo do generátora vín a pružného prstenca s kužeľovým ozubením harmonického reduktora nie je rozšírená, v pohonných jednotkách/moduloch je preferované sériové pripojenie pohonného bloku k prírube generátora vín v tvare eliptickej vačky so špeciálne nalisovaným guľkovým ložiskom, na ktoré je, v mieste eliptickej osi, nasadený pružný prstenec s vonkajším ozubením, ktoré je vložené do vnútorného ozubenia tuhého telesa. Príkladom takéhoto usporiadania je typový rad servoprevodoviek/aktuátorov od spoločnosti Harmónie drive AG, priamych pohonov na kĺbové roboty od spoločnosti Kinavo a od spoločnosti Yaskawa America, Inc. a pod.

Navrhované konštrukčné riešenie predkladaného úžitkového vzoru je originálne. Na rozdiel od súčasných konvenčných riešení servo/pohonných jednotiek v predkladanom návrhu je pôvodným originálnym riešením priama integrácia elektromotora do generátora vín s nalisovaným špeciálnym guľkovým ložiskom, na ktoré je nasunutý pružný prstenec s kužeľovým ozubením s pripojenou výstupnou prírubou axiálneho harmonického reduktora.

Podstata technického riešenia

Axiálny elektrický harmonický reduktor zložený z funkčného bloku elektrického generátora vín, pružného prstenca s vonkajším kužeľovým ozubením, tuhého telesa s vnútorným kužeľovým ozubením a výstupnou prírubou má stator motora pevne uložený na nosnom hriadeli statora s integrovanými vývodkami káblov, ktorý je pevným spojením prichytený k tuhému telesu s vnútorným kužeľovým ozubením a rotor motora ma pevne uložený vnútri hriadeľa rotora s nalisovaným pružným guľkovým ložiskom, v mieste eliptickej osi, na jeho šikmej vonkajšej eliptickej vačke, pričom hriadeľ rotora je uložený v ložiskách viazaných na nosný hriadeľ statora. Na pružné guľkové ložisko je nasadený pružný prstenec s vonkajším kužeľovým ozubením, ktoiý je valivým uložením viazaný k hriadeľu rotora a svojím vonkajším kužeľovým ozubením vložený do záberu s vnútorným kužeľovým ozubením tuhého telesa. K pružnému prstencu s vonkajším kužeľovým ozubením je pevným spojením, alebo drážkovaným spojením, pripevnená výstupná príruba, ktorá je valivým uložením viazaná k nosnému hriadeľu statora a tuhému telesu s vnútorným kužeľovým ozubením.

Spojenie týchto častí do jednotného celku vytvára kompaktný axiálny elektrický harmonický reduktor (AEHR), ktoiý svojím konštrukčným prevedením a svojimi vstupmi a výstupmi zaručuje jednoduchú montáž na nadväzujúce funkčné skupiny/uzly, možnosť jednoduchého rozšírenia o senzorické a elektronické vybavenie, možnosť konfigurácie, ako aj možnosť vytvoriť modulámy typový a výkonový rad axiálnych elektrických harmonických reduktorov. AEHR svojím usporiadaním a vnútornou stavbou funkčných uzlov predstavuje spoľahlivé riešenie axiálneho elektrického harmonického reduktora na robotické zariadenia, predovšetkým na kĺbové a kolaboratívne roboty, manipulátory a jednoúčelové prostriedky, ktoré sú určené na mechanizáciu a automatizáciu manipulačných a technologických procesov.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obr. 1 je rez axiálnym elektrickým harmonickým reduktorom.

SK 900 Υ1

Na obr. 2 je zobrazenie usporiadania funkčného bloku elektrického generátora vín axiálneho elektrického harmonického reduktora s nasadeným pmžným prstencom s kužeľovým ozubením.

Na obr. 3 je predný 3D pohľad na axiálny elektrický harmonický reduktor.

Na obr. 4 je zadný 3D pohľad na axiálny elektrický harmonický reduktor.

Na obr. 5 je rez axiálnym elektrickým harmonickým reduktorom rozšíreným o snímač otáčok motora a riadiaci a elektronický blok.

Na obr. 6 je zadný 3D pohľad na axiálny elektrický harmonický reduktor rozšírený o snímač otáčok motora a riadiaci a elektronický blok.

Príklady uskutočnenia

Príklad uskutočnenia axiálneho elektrického harmonického reduktora je znázornený na obr. 1 až obr. 4. Axiálny elektrický harmonický reduktor je zložený z funkčného bloku elektrického generátora vín, pružného prstenca s vonkajším kužeľovým ozubením, tuhého telesa s vnútorným kužeľovým ozubením a výstupnou prírubou.

Funkčný blok elektrického generátora vín je riešený priamou integráciou elektromotora s reverzným usporiadaním statora a rotora do generátora vín so šikmou eliptickou vačkou tak, že stator 3 motora je pevne uložený na nosnom hriadeli 1 statora, pevným spojením pripojeného k tuhému telesu 10 s vnútorným kužeľovým ozubením, a rotor 4 motora je pevne uložený vnútri hriadeľa 2 rotora s nalisovaným špeciálnym pmžným guľkovým ložiskom 7 na jeho šikmej vonkajšej eliptickej vačke 6, pričom hriadeľ 2 rotora je valivým uložením viazaný k nosnému hriadeľu 1 statora. Na pružné guľkové ložisko 7 je nasadený pružný prstenec 8 s vonkajším kužeľovým ozubením, ktoiý je valivým uložením viazaný k hriadeľu 2 rotora a svojím vonkajším kužeľovým ozubením vložený do záberu s vnútorným kužeľovým ozubením tuhého telesa 10. K pružnému prstencu 8 s vonkajším kužeľovým ozubením je pevným spojením, alebo drážkovaným spojením, pripevnená vý stupná príruba 9, ktorá je valivým uložením viazaná k nosnému hriadeľu 1 statora a tuhému teíesu 10 s vnútorným kužeľovým ozubením. Výstupná príruba 9 má rotačný pohyb parametrický zodpovedajúci výkonovým parametrom axiálneho elektrického harmonického reduktora. Vývodky 5 káblov elektromotora, ktoré sú integrované v nosnom hriadeli 1 statora, slúžia na usporiadame a vedenie káblov elektromotora.

Na obr. 5 a obr. 6 je znázornený príklad uskutočnenia rozšírenia axiálneho elektrického harmonického reduktora o snímač otáčok motora a riadiaci a elektronický blok. Axiálny elektrický harmonický reduktor (AEHR) je rozšírený o snímač otáčok motora slúžiaci na monitoring a riadenie otáčok motora a riadiaci a elektronický blok tak, že snímacia hlava 11 snímača otáčok motora je pevným spojením pripojená k nosnému hriadeľu 1 statora a snímací krúžok 12 snímača otáčok motora je pevným spojením pripevnený k zadnej ploche hriadeľa 2 rotora. Riadiaci a elektronický blok 13 je pevným spojením pripevnený k hriadeľu 1 statora.

Priemyselná využiteľnosť

Navrhnutý axiálny elektrický harmonický reduktor (AEHR) je určený pre širokú oblasť robotickej techniky, predovšetkým pre skupinu priemyselných a servisných robotov, ktoré využívajú rotačné pohonné jednotky/moduly na realizáciu rotačných a kyvných pohybov svojich funkčných častí (ramien a pod.). Tieto pohyby sú základnými pohybmi kinematických štruktúr robotov a manipulačných zariadení.

Axiálny elektrický harmonický reduktor (AEHR) je využiteľný hlavne na kĺbové roboty, ktoré sú nasadzované do automatizovaných pracovísk inštalovaných v obmedzených operačných priestoroch, ku ktoiým patria najmä výrobné pracoviská v automobilovom priemysle, elektrotechnickom priemysle, farmaceutickom priemysle, ako aj v ďalších odvetviach priemyslu, kde je potreba dosiahnutia plynulého pohybu a vysokej presnosti pohybových mechanizmov na realizáciu požadovaných pracovných/manipulačných úkonov, pri minimálnych zástavbových rozmeroch a nízkej hmotnosti.

Navrhovaný AEHR svojimi funkciami a vlastnosťami napĺňa požiadavky pohonových modulov predurčených na stavbu nielen kĺbových robotov, ale aj pri stavbe kráčajúcich servisných robotov, pri stavbe kolesových a pásových servisných robotov, pri stavbe robotických a manipulačných ramien a periférnych zariadení robotických systémov, pri stavbe exoskeletónov, pri stavbe - umelých kĺboch.

Claims (6)

1. SK 900 Υ1

   NÁROKY NA OCHRANU

   1. Axiálny elektrický harmonický reduktor zložený z funkčného bloku elektrického generátora vín, pružného prstenca s kužeľovým ozubením, tuhého telesa s vnútorným kužeľovým ozubením a výstupnou prírubou, vyznačujúci sa tým, že stator (3) motora je pevne uložený na nosnom hriadeli (1) statora, ktoiý je pevným spojením pripojený k tuhému telesu (10) s vnútorným kužeľovým ozubením a rotor (4) motora je pevne uložený vnútri hriadeľa (2) rotora s nalisovaným pružným guľkovým ložiskom (7) na jeho šikmej vonkajšej eliptickej vačke (6), pričom hriadeľ (2) rotora je uložený v ložiskách viazaných na nosný hriadeľ (1) statora, ďalej že na pružné guľkové ložisko (7) je nasadený pružný prstenec (8) s vonkajším kužeľovým ozubením, ktoiý je pevným alebo drážkovaným spojením pripojený k výstupnej prírube (9) a valivým uložením viazaný k hriadeľu (2) rotora a svojím vonkajším kužeľovým ozubením vložený do záberu s vnútorným kužeľovým ozubením tuhého telesa (10).
2. 2. Axiálny elektrický harmonický reduktor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že výstupná príruba (9) je valivým uložením viazaná k nosnému hriadeľu (1) statora a tuhému telesu (10) s vnútorným kužeľovým ozubením.
3. 3. Axiálny elektrický harmonický reduktor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v nosnom hriadeli (1) sú priamo integrované vývodky (5) káblov elektromotora.
4. 4. Axiálny elektrický harmonický reduktor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že k nosnému hriadeľu (1) statora je pevným spojením pripevnená snímacia hlava (11) snímača otáčok motora.
5. 5. Axiálny elektrický harmonický reduktor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že k zadnej ploche hriadeľa (2) rotora je pevným spojením pripevnený snímací krúžok (12) snímača otáčok motora.
6. 6. Axiálny elektrický harmonický reduktor podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že k nosnému hriadeľu (1) statora je pevným spojením pripevnený riadiaci a elektronický blok (13).

   3 výkresy