SK9104Y1 - Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie - Google Patents

Abstract

Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie je zložený zo statora (2) motora, pevne uloženého na hriadeli (1) statora s integrovanými vývodkami (15) káblov, pevným spojením pripojeného k spojke (5) statického prstenca, a rotora (3) motora, pevne uloženého vnútri hriadeľa (4) rotora s nalisovaným pružným guľkovým ložiskom (9) na jeho vonkajšej eliptickej vačke (8), pričom hriadeľ (4) rotora je valivým uložením viazaný na hriadeľ (1) statora. Pružný prstenec (10), nasadený na pružné guľkové ložisko (9), je svojím vonkajším ozubením vsunutý do záberu s vnútorným ozubením statického prstenca (6), pevným spojením viazaného k spojke (5) statického prstenca, a pevným spojením, so spojkou (11) pružného prstenca, pripojený k rotačnému prstencu (12) s integrovanými valčekmi (13), na ktoré je viazaný statický krúžok (7), statický prstenec (6) a krúžky (14) valčekov, ktoré sú pevným spojením pripojené k statickému prstencu (6) a k statickému krúžku (7), pevným spojením viazanému k hriadeľu (1) statora.

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie v oblasti strojárstva, elektrotechniky, manipulačnej, robotickej a automatizačnej techniky.

Doterajší stav techniky

Navrhované riešenie usporiadania elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie a konfigurácia bloku jeho elektrického generátora vín a výstupného rotačného prstenca v súčasných usporiadaniach a vyhotoveniach rotačných modulov nebolo a ani nie je všeobecne rozšírené.

Súčasné rotačné moduly, s riešením transformačného bloku aplikáciou harmonickej prevodovky, prednostne využívajú konvenčné systémy elektromotorov so sériovým pripojením na harmonickú prevodovku, pozostávajúcu z generátora vín, pružného člena a tuhého ozubeného kolesa. Tieto konvenčné riešenia plne pokrývajú 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 ma priamy vplyv na vyššiu hmotnosť týchto zariadení.

Integrácia elektrického pohonu s reverzným usporiadaním statora a rotora priamo do generátora vín nie je rozšírená, v rotačných moduloch je preferované sériové pripojenie konvenčného usporiadania pohonného bloku k prírube generátora vín harmonickej prevodovky. Príkladom takéhoto usporiadania rotačných modulov je typový rad servo prevodoviek/aktuátorov od spoločnosti Harmónie drive AG, rotačné moduly pre kolaboratívne/kĺbové roboty od spoločnosti KUKÁ AG, Universal Robots U/S, SHUNK, ABB, Rethink Robotics, AUBO Robotics a pod.

Netradičné usporiadame z pohľadu usporiadania elektromotora má aj konštrukčné prevedenie rotačného modulu pre kĺbové roboty od spoločnosti Kinova, ktorý je konštrukčne riešený ako rotačný modul s priamym pohonom bez transformačného bloku a rotačný modul s priamym pohonom s reverzným usporiadaním statora a rotora bez transformačného bloku od spoločnosti Yaskawa America, Inc.

Navrhované konštrukčné riešenie predkladaného úžitkového vzoru je originálne. Na rozdiel od súčasných konvenčných riešení rotačných modulov v predkladanom návrhu je pôvodným originálnym riešením priama integrácia elektromotora s reverzným usporiadaním statora a rotora do generátora vín s nalisovaným guľkovým ložiskom, na ktoré je nasunutý pružný prstenec s vonkajším ozubením s pripojeným rotačným prstencom uloženom v radiálno- axiálnom ložisku.

Podstata technického riešenia

Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie, zložený z funkčného bloku elektrického generátora vín, pružného prstenca s vonkajším ozubením, statického prstenca s vnútorným ozubením, statického krúžku a výstupného rotačného prstenca s integrovanými valčekmi, má stator motora pevne uložený na hriadeli statora s integrovanými vývodkami káblov, ktorý je pevným spojením pripojený k spojke statického krúžku ložiska, a rotor motora má pevne uložený vnútri hriadeľa rotora s nalisovaným pružným guľkovým ložiskom, v mieste jeho eliptickej osi, na jeho vonkajšej eliptickej vačke, pričom hriadeľ rotora je uložený v ložiskách viazaných na hriadeľ statora. Na pružné guľkové ložisko je nasadený pružný prstenec s vonkajším ozubením, ktorý je svojím vonkajším ozubením vsunutý do záberu s vnútorným ozubením statického prstenca, pevným spojením viazaného k spojke statického prstenca, a pevným spojením, so spojkou pružného prstenca, pripojený k rotačnému prstencu s integrovanými valčekmi, na ktoré je viazaný statický krúžok, statický prstenec a krúžky valčekov, ktoré sú pevným spojením pripojené k statickému prstencu a k statickému krúžku, ktorý je pevným spojením pripojený k hriadeľu statora.

Spojenie týchto častí do jednotného celku vytvára kompaktný elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie, ktoré svojím konštrukčným prevedením a svojimi vstupmi a výstupmi zaručuje jednoduchú montáž na nadväzujúce funkčné skupiny/uzly, možnosť jednoduchého rozšírenia o senzorické a elektronické vybavenie, bezpečnostný systém, ako aj možnosť konfigurácie a možnosť vytvoriť modulámy typový a výkonový rad elektrických rotačných modulov na radiálno-axiálne zaťaženie.

Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie svojím usporiadaním a vnútornou stavbou funkčných uzlov predstavuje spoľahlivé riešenie elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie pre robotické zariadenia, predovšetkým pre kĺbové, kolaboratívne, ale ja pre priemyselné roboty, manipulátory a jednoúčelové prostriedky, ktoré sú určené na mechanizáciu a automatizáciu manipulačných a technologických procesov.

SK 9104 Υ1

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obr. 1 je horizontálny rez elektrickým rotačným modulom na radiálno-axiálne zaťaženie. Na obr. 2 je vertikálny rez elektrickým rotačným modulom na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 3 je detailné zobrazenie na pripojenie rotačných tesnení elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 4 je zobrazenie usporiadania funkčného bloku elektrického generátora vín elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie s nasadeným pružným prstencom s vonkajším ozubením.

Na obr. 5 je 3D pohľad na usporiadame funkčného bloku elektrického generátora vín elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie s nasadeným pružným prstencom s vonkajším ozubením.

Na obr. 6 je 3D pohľad na hriadeľ rotora elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 7 je predný 3D pohľad na elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 8 je zadný 3D pohľad na elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 9 je predný 3D pohľad na integrované valčeky výstupného rotačného prstenca elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 10 je zadný 3D pohľad na integrované valčeky výstupného rotačného prstenca elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 11 je rez elektrickým rotačným modulom na radiálno-axiálne zaťaženie rozšíreným o snímač otáčok motora, snímač krútiaceho momentu, absolútny snímač, bezpečnostnú brzdu a riadiaci a elektrický blok s chladením.

Na obr. 12 je zadný 3D pohľad na elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie rozšírený o snímač otáčok motora, snímač krútiaceho momentu, absolútny snímač, bezpečnostnú brzdu a riadiaci a elektrický blok s chladením.

Na obr. 13 je predný 3D pohľad na elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie rozšírený o snímač otáčok motora, snímač krútiaceho momentu, absolútny snímač, bezpečnostnú brzdu a riadiaci a elektrický blok s chladením.

Na obr. 14 je 3D pohľad na pripojený brzdný krúžok elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie k montážnej prírube brzdného krúžku hriadeľa rotora.

Na obr. 15 je rez pripojeného elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie k statickému a rotačnému rámu s osadením snímacieho krúžku absolútneho snímača a snímacích pásikov snímača krútiaceho momentu.

Na obr. 16 je 3D pohľad na integrovaný elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie v zostave prvej pohybovej osi robota.

Na obr. 17 je 3D pohľad na prevedenie tvaru rotačného prstenca elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie.

Na obr. 18 je 3D pohľad na elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie s rotačným prstencom na integráciu do otočného stola.

Na obr. 19 je 3D pohľad na elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie rozšírený o snímač otáčok motora, snímač krútiaceho momentu, absolútny snímač, bezpečnostnú brzdu a riadiaci a elektrický blok s chladením s rotačným prstencom na integráciu do otočného stola.

Príklady uskutočnenia

Príklad uskutočnenia elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie je znázornený na obr. 1 až obr. 10. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie, ktoiý je zložený z funkčného bloku elektrického generátora vín, pružného prstenca s vonkajším ozubením, statického prstenca s vnútorným ozubením, statického krúžku a výstupného rotačného prstenca s integrovanými valčekmi, je riešený tak, že stator 2 motora, ktoiý je pevne uložený na hriadeli 1 statora s integrovanými vývodkami 15 káblov, je pevným spojením pripojený k spojke 5 statického prstenca a rotor 3 motora je pevne uložený vnútri hriadeľa 4 rotora s nalisovaným pružným guľkovým ložiskom 9 na jeho vonkajšej eliptickej vačke 8, pričom hriadeľ 4 rotora je valivým uložením viazaný na hriadeľ 1 statora. Pružný prstenec 10, ktoiý je nasadený na pružné guľkové ložisko 9, je svojím vonkajším ozubením vsunutý do záberu s vnútorným ozubením statického prstenca 6, pevným spojením viazaného k spojke 5 statického prstenca, a pevným spojením, so spojkou 11 pružného prstenca, pripojený k rotačnému prstencu 12 s integrovanými valčekmi 13, na ktoré je viazaný statický krúžok 7, statický prstenec 6 a krúžky 14 valčekov, ktoré sú pevným spojením pripojené k statickému prstencu 6 a k statickému krúžku 7, ktoiý je pevným spojením viazaný k hriadeľu 1 statora.

Súčasťou statického krúžku 7 je montážna príruba 16 magnetického selenoidu, ktorá plní funkciu montážnej príruby statickej časti bezpečnostnej brzdy. Montážna príruba 19, ktorá je integrovaná v zadnej časti hriadeľa 4 rotora, plní funkciu príruby na pripojenie rotačnej časti bezpečnostnej brzdy. Rotačné tesnenia 18,

SK 9104 Υ1 ktoré sú fixované ku krúžkom 14 valčekov a statickému krúžku 7 a nasunuté na rotačný prstenec 12, slúžia k zabráneniu vniknutia nečistôt a úniku mazacej látky z priestoru integrovaných valčekov 13. Hriadeľové rotačné tesnenie 17, ktoré je fixované k rotačnému prstencu 12 a viazané na hriadeľ 4 rotora, plní funkciu zabránenia úniku maziva z prevodovky. Pasívny chladič 20, ktorý je integrovaný v hriadeli 1 statora, plní funkciu odvodu tepla z elektromotora.

Na obr. 9 až obr. 16 je zobrazený elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie rozšírený o snímač otáčok motora, snímač krútiaceho momentu, absolútny snímač, bezpečnostnú brzdu a riadiaci a elektrický blok s chladením.

Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie je rozšírený o snímač otáčok motora, snímač krútiaceho momentu, absolútny snímač, bezpečnostnú brzdu a riadiaci a elektrický blok s chladením tak, že riadiaci a elektronický blok 24 je pevne, skrutkovým spojením, pripojený k statickému krúžku 7. Chladič 25 elektrického a riadiaceho bloku a elektromotora je pevne fixovaný k elektronickému a riadiacemu 24 bloku.

Snímač 22 otáčok motora je priamo pripojený k štátom 2 motora, k elektromotoru s reverzným usporiadaním statora 2 motora a rotora 3 motora. Káblové vývody zo snímača 22 otáčok motora sú vedené cez integrované vývodky 15 káblov elektromotora do elektrického a riadiaceho bloku 24 s pripojeným chladičom 25 elektrického a riadiaceho bloku a elektromotora.

Absolútny snímač polohy, zabezpečujúci monitoring polohy rotačného prstenca 12, je riešený tak, že snímacia hlavička 27 absolútneho snímača je pevne, s výškovým nastavením polohy, pripojená k statickému prstencu 6 s vnútorným ozubením a snímací krúžok 29 absolútneho snímača, ktorý je osadený v krúžku 28 absolútneho snímača, je pevne pripojený k rotačnému rámu 31, ktorý je osadený a fixovaný k rotačnému prstencu 12 elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie. Káblové vývody zo snímacej hlavy 27 absolútneho snímača sú vedené cez otvor v hriadeli 1 statora do elektronického a riadiaceho bloku 24 s pripojeným chladičom 25 elektrického a riadiaceho bloku a elektromotora.

Snímač krútiaceho momentu je riešený tak, že statická hlava 26 snímača krútiaceho momentu je pevne, s výškovým nastavením polohy, pripojená k statickému prstencu 6 s vnútorným ozubením a snímacie pásiky 30 snímača krútiaceho momentu sú nalepené na pripravenej meracej ploche rotačného rámu 31, ktorý je osadený a fixovaný k rotačnému prstencu 12 elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie. Káblové vývody zo statickej hlavy 26 snímača krútiaceho momentu sú vedené cez otvor v hriadeli 1 statora do elektronického a riadiaceho bloku 24 s pripojeným chladičom 25 elektrického a riadiaceho bloku a elektromotora.

Bezpečnostná brzda je riešená tak, že brzdový kotúč 21 je pevným spojením pripojený k montážnej prírube 19 brzdového kotúča, integrovanej v zadnej časti hriadeľa 4 rotora, a magnetický selenoid 23 je osadený a pevným spojením pripojený k montážnej prírube 16 magnetického selenoidu. Káblové vývody z magnetického selenoidu 23 sú pripojené do elektronického a riadiaceho bloku 24 s pripojeným chladičom 25 elektrického a riadiaceho bloku a elektromotora.

Na obr. 17 až obr. 19 je zobrazený príklad prevedenia rotačného prstenca elektrického rotačného modulu na radiálno-axiálne zaťaženie. Rotačný prstenec 12 je možné konštrukčne prispôsobiť tak, aby montáž nadväzujúcej rotačnej časti k rotačnému prstencu bola:

- v axiálnom smere, pomocou závitov vytvorených na valcovej ploche rotačného prstenca 12, - v radiálnom smere, pomocou závitov vytvorených na rovinnej ploche rotačného prstenca 12, a - v radiálnom smere, pomocou otvorov na skrutky vytvorených na rovinnej ploche rotačného prstenca 12.

Priemyselná využiteľnosť

Navrhnutý elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie je určený pre širokú oblasť robotickej a manipulačnej techniky, predovšetkým pre skupinu priemyselných a servisných robotov, ktoré využívajú rotačné pohonné jednotky/moduly na realizáciu rotačných a kyvných pohyboch svojich funkčných častí (ramien a pod.). Tieto pohyby sú základnými pohybmi kinematických štruktúr robotov a manipulačných zariadení.

Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie je využiteľný hlavne pre manipulačné zariadenia, otočné stoly, kĺbové, kolaboratívne a priemyselné roboty, ktoré sú nasadzované do automatizovaných pracovísk inštalovaných v obmedzených operačných priestoroch, ku ktorým patria najmä výrobné pracoviská v automobilovom priemysle, elektrotechnickom priemysle, farmaceutickom priemysle, ako aj v ďalších odvetviach priemyslu, kde je potreba dosiahnutia plynulého pohybu, vysokej únosnosti a vysokej presnosti pohybových mechanizmov na realizáciu požadovaných pracovných/manipulačných úkonov.

Navrhovaný elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie svojimi funkciami a vlastnosťami napĺňa požiadavky pohonových modulov, ale aj ložísk s integrovaným pohonom a transformačným blokom, predurčených na stavbu nielen kĺbových robotov, ale aj pri stavbe robotických a manipulačných ramien a periférnych zariadení robotických systémov.

Claims (13)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie zložený z funkčného bloku elektrického generátora vín, pružného prstenca s vonkajším ozubením, statického prstenca s vnútorným ozubením, statického krúžku a výstupného rotačného prstenca s integrovanými valčekmi, vyznačujúci sa tým, že stator (2) motora je pevne uložený na hriadeli (1) statora s integrovanými vývodkami (15) káblov, ktorý je pevným spojením pripojený k spojke (5) statického prstenca a rotor (3) motora je pevne uložený vnútri hriadeľa (4) rotora s nalisovaným pružným guľkovým ložiskom (9) na jeho vonkajšej eliptickej vačke (8), pričom hriadeľ (4) rotora je valivým uložením viazaný na hriadeľ (1) statora, ďalej že pružný prstenec (10), nasadený na pružné guľkové ložisko (9), je svojím vonkajším ozubením vsunutý do záberu s vnútorným ozubením statického prstenca (6), ktorý je pevným spojením viazaný k spojke (5) statického prstenca, a pevným spojením, so spojkou (11) pmžného prstenca, pripojený k rotačnému prstencu (12) s integrovanými valčekmi (13), na ktoré je viazaný statický krúžok (7), statický prstenec (6) a krúžky (14) valčekov, ktoré sú pevným spojením pripojené k statickému prstencu (6) a k statickému krúžku (7), ktorý je pevným spojením viazaný k hriadeľu (1) statora.
2. 2. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že do rotačného prstenca (12) je vsadené, a na hriadeľ (4) rotora nasunuté, hriadeľové rotačné tesnenie (17).
3. 3. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že do krúžkov (14) valčekov a do statického krúžku (7) je vsadené, a na rotačný prstenec (12) nasunuté, rotačné tesnenie (18).
4. 4. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že na hriadeli (4) rotora je priamo integrovaná montážna príruba (19) brzdného kotúča.
5. 5. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v hriadeli (1) statora je priamo integrovaný chladič (20) elektromotora.
6. 6. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že k montážnej prírube (19) brzdného kotúča je pevným spojením pripojený brzdový kotúč (21).
7. 7. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že na vonkajšej strane statického krúžku (7) je integrovaná montážna príruba (16) magnetického selenoidu.
8. 8. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že k montážnej prírube (16) magnetického selenoidu je pevným spojením pripojený a osadený magnetický selenoid (23).
9. 9. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že k statickému krúžku (7) je pevným spojením pripojený elektronický a riadiaci blok (24) rotačného modulu.
10. 10. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že k elektronickému a riadiacemu bloku (24) rotačného modulu je pevným spojením pripojený chladič (25) elektronického a riadiaceho bloku a elektromotora.
11. 11. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že k statoru (2) rotora je pripojený snímač (22) otáčok motora.
12. 12. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že k statickému prstencu (6) je pevným spojením, s výškovým nastavením polohy, pripojená snímacia hlavička (27) absolútneho snímača.
13. 13. Elektrický rotačný modul na radiálno-axiálne zaťaženie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že k statickému prstencu (6) je pevným spojením, s výškovým nastavením polohy, pripojená statická hlava (26) krútiaceho momentu.