Зап'ястя руки робота з шарнірними сочленениями

 

Даний винахід відноситься до зап'ястя руки робота з шарнірними сочленениями (шарнірного робота), містить:

- перший опорний елемент, що підлягає установці на елементі робота, виконаному з можливістю повороту навколо першої осі;

- другий опорний елемент, змонтований на зазначеному першому опорному елементі з можливістю повороту навколо другої осі, розташованої під кутом відносно зазначеної першої осі;

- перший двигун, який утримується зазначеним першим опорним елементом і вал якого з'єднаний при повороті з зазначеним другим опорним елементом через першу зубчасту передачу;

- третій опорний елемент, змонтований на зазначеному другому опорному елементі з можливістю повороту навколо третьої осі, розташованої під кутом відносно зазначеної другої осі;

- другий двигун, вал якого з'єднаний при повороті з зазначеним третім опорним елементом через другу зубчасту передачу.

Зап'ястя руки робота зазначеного вище типу склало предмет патенту Італії EP 0873826.

У відомому рішенні, зазначеному вище, представлені всі відмітні ознаки, визначені раніше. Особливою перевагою зазначеного рішення була можливість наявності дост�од до обладнання, змонтованого на зап'ясті самого робота. Для забезпечення такої ознаки два двигуна були змонтовані в зоні відводу першого опорного елемента, далеко від кінця зап'ястя, несучого обладнання. Обертальні рухи, джерелом яких є двигуни, передавалися другого опорного елемента і третій опорного елемента допомогою передавальної системи, що містить порожнисті концентричні передавальні вали, які мали на своїх кінцях циліндричні та конічні зубчасті колеса, елементи для передачі руху і опорні елементи у вигляді підшипників кочення.

Таким чином, виготовлення зап'ястя у відповідності з відомим рішенням передбачало використання великого числа компонентів, що робило передачу надзвичайно дорогою і складною. Крім того, на точність рухів справляло негативний вплив поєднання ефектів внаслідок можливого зазору між елементами різних передач.

Для спрощення відомого рішення, описаного вище, предметом цього винаходу є зап'ясті руки шарнірного робота зазначеного на початку типу, відрізняється тим, що зазначений другий опорний елемент несе зазначений другий двигун.

Зазначена певна ко�ь різкого зменшення числа компонентів передачі, хоча при цьому всередині зап'ястя зберігається вільної порожнину, призначена для пропускання кабелів та/або подаючих трубопроводів.

Відповідно до особливо кращим варіантом здійснення кожний двигун передає рух відповідному опорного елемента допомогою використання однієї зубчастої пари.

Додаткові ознаки і переваги винаходи будуть випливати з подальшого опису з посиланням на додані креслення, які представлені виключно в якості неограничивающего прикладу і на яких:

фіг.1 - вертикальний вигляд прикладу варіанту здійснення робота у відповідності з відомим рівнем техніки;

фіг.2 - бічне перетин першого варіанту здійснення зап'ястя робота у відповідності з винаходом;

фіг.3 - бічне перетин другого кращого варіанту здійснення у відповідності з винаходом;

фіг.4 - вид збоку третього варіанту здійснення у відповідності з винаходом;

фіг.5 - виконаний з просторовим розділенням елементів вид двигуна, зубчастого редуктора і підвузла з шестерні і зубчастого колеса;

фіг.6 - вид вкладиша для розміщення кабелів і трубопроводів усередині порожнини зап'ястя для обеснтропоморфний робот відомого типу, для якого нижче описані тільки його суттєві частини для визначення сфери застосування зап'ястя згідно з винаходом, але очевидно, що зазначене зап'ястя може бути змонтовано також на інших роботах.

У разі проілюстрованого прикладу робот 10, представлений на фіг.1, має базову конструкцію 12, яка служить опорою вертикального елемента 13 із забезпеченням можливості його повороту навколо вертикальної осі I. Вертикальний елемент 13, в свою чергу, служить опорою вертикальної руці 14 із забезпеченням можливості її повороту навколо горизонтальної осі II. Верхній кінець вертикального руки 14, в свою чергу, служить опорою конструкції 16 із забезпеченням можливості її повороту навколо горизонтальної осі III, при цьому конструкція 16 несе руку 18. Конструкція 16 служить опорою руці 18 із забезпеченням можливості її повороту навколо осі IV, яка співпадає з головною віссю руки.

Як показано на фіг.2, позиція 20 позначає в цілому зап'ясті шарнірного робота. Зап'ястя шарнірного робота утворено першим опорним елементом 22, жорстко приєднаним до руці 18 робота допомогою гвинтів 19. Перший опорний елемент 22 служить опорою другого опорного елемента 24, і другий опорний елемент 24 викон�рний елемент 24 несе третій опорний елемент 26 із забезпеченням можливості його повороту навколо осі VI, розташованої під кутом відносно осі V.

У місці з'єднання між рукою 18 і першим опорним елементом 22 передбачена порожнину для розміщення першого двигуна 28. У відповідності з розмірами першого опорного елемента 22 і його циліндричної частини, яка повинна бути приєднана до руці 18 робота, порожнину для розміщення першого двигуна 28 може бути повністю виконана у першому опорному елементі 22 або ж частково в руці 18 робота, але завжди таким чином, що перший двигун 28 по суті буде міститися в обсягах, що визначаються геометричними формами руки 18 і першого опорного елемента 22, при цьому особливе значення мають розміри поперечного перерізу зазначеної руки. У місці, відповідному другого опорного елемента 24, передбачена додаткова порожнина для розміщення другого двигуна 30.

Між першим опорним елементом 22 і другим опорним елементом 24 встановлений підшипник 33 кочення відомого типу, що має внутрішнє кільце 32, жорстко приєднане до першого опорного елемента 22, в той час як зовнішнє кільце 34 жорстко приєднано до другого опорного елемента 24. Додатковий підшипник 37 кочення передбачений між другим опорним елементом 24 і третім опорним элемеего внутрішнє кільце 38 жорстко приєднано до третього опорного елемента 26.

У відповідності з ідеями Європейського патенту № ЄР 0873826 заявника по даній заявці з третім опорним елементом з'єднаний фланець F, призначений для кріплення пристрою, який має радіальні отвори 51 для забезпечення можливості пропускання і розподілу його живлять ліній. Наприклад, в тому випадку, коли пристрій являє собою зварювальний пістолет для точкового електрозварювання, зазначені лінії містять кабелі для подачі електричної енергії до зварювальних електродів, електричні кабелі для передачі сигналів, що видаються датчиками, взаємодіючими зі зварювальними пістолетами, труби для подачі стисненого повітря до приводного пристрою зварювальних пістолетів (або можливі електричні кабелі в разі зварювальних пістолетів, що приводяться в дію електродвигунами) і трубопроводи для подачі води для охолодження електродів.

На фіг.5 більш детально проілюстровані способи монтажу кожного підвузла 27, 29, утвореного двигуном 28, 30, з'єднувальним фланцем 31, зубчастим редуктором 40 і шестернею 42, 46. Для забезпечення високого передавального відносини з валами першого двигуна 28 і другого двигуна 30 з'єднані відповідні зубчасті редуктори 40. Зазначені зубчасті�щодо являють собою редуктори эпициклического або хвильового типу.

Один з кінців кожного зубчастого редуктора 40 приєднаний до відповідного двигуну 28, 30 допомогою з'єднувального фланця 31. З'єднувальний фланець допомогою гвинтів 35а приєднаний до двигуна 28, 30 і до зубчастому редуктора за допомогою інших гвинтів 35b. На іншому кінці зубчастий редуктор 40 несе шестерню 42, 46 для передачі руху, при цьому зазначена шестерня прикріплена до нього за допомогою безлічі гвинтів 35с. Кожен сайт 27, 29 підлягає встановленню у відповідній порожнини, виконаної в першому опорному елементі 22 чи в другому опорному елементі 24.

Перший сайт 27, який містить перший двигун 28, зубчастий редуктор 40 і конічну шестірню 42, закріплений за допомогою гвинтів так, що він спирається на нижню стінку 39 відповідної порожнини. Між нижньою стінкою 39 порожнини і кінцем зубчастого редуктора, до якого прикріплена конічна шестерня 42, встановлений фланець 41 для кріплення і регулювання зазору. Під час випробування зап'ястя втулку 41 шліфують для додання їй точної товщини для регулювання дотику конусів, утворюють передачу. Конічна шестерня 42 входить в зачеплення з внутрішніми зубами конічного кільцевого зубчастого колеса 44, і дане зубчасте колесо, буду�другого опорного елемента 24.

Другий сайт 29, містить другий двигун 30, зубчастий редуктор 40 і циліндричну шестірню 46, вставлений в порожнину, виконану у другому опорному елементі 24, і прикріплено за допомогою гвинтів так, що він спирається на нижню стінку 43 зазначеної порожнини. Циліндрична шестірня 46 входить в зачеплення з кільцевим зубчастим колесом 48, яке прикріплене до внутрішнього кільця 38 підшипника 37 кочення.

Обертальний рух, джерелом якого є двигун 28, перетворюється за допомогою зубчастого редуктора 40 і передається конічної шестірні 42, яка викликає обертання конічного зубчастого колеса 44 з внутрішніми зубами, жорстко приєднаного до зовнішньому кільцю 34 підшипника 33, яке, в свою чергу, прикріплене до другого опорного елемента 24. Таким чином забезпечується поворот другого опорного елемента 24 навколо осі V.

При приведенні в дію другого двигуна 30 обертання передається за допомогою зубчастого редуктора 40 циліндричної шестірні 46. Циліндрична шестірня 46 входить в зачеплення з кільцевим зубчастим колесом 48, яке жорстко приєднано до внутрішнього кільця 38 і до третього опорного елемента 26. Таким чином забезпечується поворот третього опорного елемен�проводів для живлення пристрою (непоказанного), яке повинно бути з'єднане з фланцем F. Зазначені кабелі та/або трубопроводи З готують перед монтажем проводів робота, при цьому до нього приєднують вкладиш 47 (проілюстрований на фіг.6), утворений двома половинами 47а, 47b вкладиша. Дві половини 47а, 47b вкладиша в зібраної конфігурації утворюють перфоровані гумові кільця 49, які служать опорою кабелів та/або трубопроводах Зі всередині самого вкладиша 47. Монтаж проводів робота виконують за допомогою вставки вкладиша 47 в руку 18 робота, через перший і другий опорні елементи 22, 24 зап'ястя до третього опорного елемента 26, в якому похилі поверхні взаємодіють з аналогічними поверхнями вкладиша 47 для забезпечення центрування. На завершення, вкладиш 47 жорстко кріплять до третього опорного елементу 26 допомогою гвинтів.

Фіг.3 показує інший прийнятний варіант здійснення винаходу. Структура зап'ястя і розташування компонентів залишаються в основному ідентичними варіанту здійснення за фіг.2, але відрізняються від даного варіанту здійснення по суті тільки щодо форми пари конічних зубчастих коліс для забезпечення передачі між першим двигуном 28 і другим опорним елементом 24. У указанутренними зубами замінено конічним зубчастим колесом 55 із зовнішніми зубцями. В даному варіанті здійснення передбачається, що внутрішнє кільце 32 підшипника 33 приєднано до другого опорного елемента 24, в той час як зовнішнє кільце 34 приєднано до першого опорного елемента 22.

На завершення, на фіг.4 проілюстрований додатковий варіант здійснення зап'ястя шарнірного робота у відповідності з винаходом. Даний додатковий варіант здійснення має особливість, яка полягає в тому, що перший опорний елемент 22 несе перший двигун 28 так, що головна вісь М двигуна 28 паралельна осі V повороту другого опорного елемента 24 щодо першого опорного елемента 22. Зазначена конфігурація, на відміну від попереднього варіанту здійснення, забезпечує можливість застосування її для першої передачі з пари кільцевих зубчастих коліс (непроиллюстрированной).

Для регулювання повороту другого опорного елемента 24 навколо осі V можна вибрати кілька кільцевих зубчастих коліс при одночасному збереженні паралельності осі двигуна 28 осі IV, як у випадку фіг.2 і 3. В даному випадку два кільцевих зубчастих колеса будуть мати взаємно мимобіжні осі (тобто осі, які не паралельні і не перетинаються один з одним): одне з двох кольцев�ой конфігурації належне зачеплення буде можливим через виконання кільцевих зубчастих коліс з зубцями відповідної форми, такими, наприклад, зубах зубчастого колеса з гвинтовими зубцями, яке входить в зачеплення з черв'яком.

З вищенаведеного опису очевидно, що зап'ясті робота у відповідності з винаходом забезпечує можливість значного спрощення конструкції при істотному скороченні числа відповідних компонентів і, отже, при істотній економії витрат в цілому.

Інша перевага обумовлена точністю переміщень внаслідок простоти передач. Те обставина, що різні величини зазорів (люфту) не підсумовуються, обумовлено тим, що кожне приводний пристрій розміщується в опорному елементі, що примикає до елементу, яким воно «управляє».

Само собою зрозуміло, без порушення принципу винаходу деталі конструкції і варіанти здійснення можуть варіюватися в широких межах по відношенню до того, що описано і проілюстровано тут виключно в якості прикладу, і при цьому тим самим не буде мати місце відхід від обсягу цього винаходу.

1. Зап'ястя (20) руки робота з шарнірними сочленениями, що містить перший опорний елемент (22), встановлений на елементі робота, виконаному з можливістю повороту навколо першої осі (IV), друго�з можливістю повороту навколо другої осі (V), розташованої під кутом відносно зазначеної першої осі (IV), третій опорний елемент (26), змонтований на другому опорному елементі (24) з можливістю повороту навколо третьої осі (VI), розташованої під кутом відносно зазначеної другої осі (V), при цьому в першому (22), другому (24) і третьому (26) опорних елементах виконані порожнини, що утворюють безперервний прохід вздовж першої (IV), другий (V) і третьої (VI) осей, через який проходять живлячі кабелі та/або трубопроводи, кошти керування поворотом другого (24) і третього (26) опорних елементів навколо другий (V) і третьої (VI) осей, що відрізняється тим, що засоби керування поворотом другого (24) і третього (26) опорних елементів містять редуктор першого двигуна (28), розташований у першому опорному елементі (22), і першу зубчасту пару (42, 44 або 42, 50) для передачі обертання вихідного валу редуктора першого двигуна (28) другого опорного елемента (24), редуктор другого двигуна (30), розташований в другому опорному елементі (24), і другу зубчасту пару (46, 48) для передачі обертання вихідного валу редуктора другого двигуна (30) третій опорного елемента (26).

2. Зап'ястя руки робота по п.1, що відрізняється тим, що другий опорний елемент (24) має гніздо для розміщення реота по п.1, відрізняється тим, що зазначені зубчасті колеса, утворюють першу зубчасту пару редуктора першого двигуна (28), поміщені всередині першого опорного елемента (22), по суті, паралельного першої осі (IV).

4. Зап'ястя руки робота по п.1, що відрізняється тим, що зазначена перша зубчаста пара складається з конічних зубчастих коліс(42, 44, 50).

5. Зап'ястя руки робота по п.3, відмінне тим, що зазначена перша зубчаста пара складається з конічних зубчастих коліс(42, 44, 50).

6. Зап'ястя руки робота по п.1, що відрізняється тим, що зазначена перша зубчаста пара складається з циліндричних зубчастих коліс(42, 44, 50).

7. Зап'ястя руки робота по п.1, що відрізняється тим, що зазначена друга зубчата пара складається з циліндричних зубчастих коліс (46, 48).

8. Зап'ястя руки робота по п.5, відмінне тим, що зазначена перша зубчаста пара (42, 44) утворена конічною шестірнею (42) і конічним колесом (44) з внутрішніми зубцями.

9. Зап'ястя руки робота по п.3, відмінне тим, що друга зубчата пара утворена конічною шестірнею (42) і конічним зубчастим колесом (50) із зовнішніми зубцями.

10. Зап'ястя руки робота по п.1, що відрізняється тим, що перший опорний елемент (22) закріплений на продовженні трубчастої руки я всередині розмірів поперечного перерізу трубчастої руки (18).

11. Зап'ястя руки робота по п.1, що відрізняється тим, що другий опорний елемент (24) встановлений з можливістю повороту на першому опорному елементі (22) з допомогою одного підшипника кочення (33).

12. Зап'ястя руки робота по п.1, що відрізняється тим, що третій опорний елемент (26) встановлений з можливістю повороту на другому опорному елементі (24) з допомогою підшипника кочення (37).



 

Схожі патенти:

Високошвидкісний робот паралельної кінематики із чотирма ступенями рухливості

Винахід відноситься до високошвидкісного роботу паралельної кінематики із чотирма ступенями рухливості

Паралельний кінематичний механізм

Винахід відноситься до верстатів, зокрема до роботів, призначених для роботи в промисловості

Штучна м'яз (варіанти)

Винахід відноситься до керованих приводів для перетворення електричної енергії в механічну і може бути використане в машинобудуванні, робототехніки, медицини для створення протезів кінцівок

Складальна головка

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використане при автоматизації складальних процесів

Модуль промислового робота

Винахід відноситься до області машинобудування і може бути використано в робототехніці

Захоплювальний пристрій

Винахід відноситься до машинобудування , зокрема до захватним пристроїв маніпуляторів
Up!