CS272604B1

CS272604B1 - Modular unit with three-stage joint

Info

Publication number: CS272604B1
Application number: CS566988A
Authority: CS
Inventors: Milan Ing Istvan; Anton Ing Palko; Igor Ing Marcin; Jozef Ing Labaj; Bartolomej Ing Csc Janek
Original assignee: Milan Istvan; Anton Ing Palko; Igor Ing Marcin; Labaj Jozef; Bartolomej Ing Csc Janek
Priority date: 1988-08-18
Filing date: 1988-08-18
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS566988A1

Abstract

Modular unit with three-stage joint is designed for construction of industrial robots and manipulators, which require lightweight and compact arm construction with ability of movement of the wrist end element in three spatial movement axes. The wrist movements have minimal mutual mechanical dependence, thus enabling to achieve higher speed parameters of their parts in both movement directions and less complicated construction design. The movements of the separate parts of the joint (7) are provided for by three servo drives (3, 5, 11), where the first one is positioned in the rear part of the unit either fixedly or moveably and by means of it, together with the joint (7) the remaining two servo drives (5, 11) are rotating. The drive torque for the joint (7) movement is transferred from them by means of a system of counter gears and transmissions positioned in the tilting body (10) and in the joint (7). The transmission (14) for actuation of the end element (17) can be positioned in a way to actuate the end element (17) directly or via the conical toothed gear assembly (15, 16).<IMAGE>

Description

Vynález bel týká konštrukčného usporiadania modulórnej jednotky s kfbom pohyblivým v-troch osiach v priestore. Pohyby kíbu sú zabezpečené použitím troch servomotorov a vhodnou kombináciou prevodov, umiestnených v konštrukcii jednotky tak, aby pohyby kíbu boli v čo najmenšej miere navzájom mechanicky závislé. Konštrukcia kíbu je volená tak, aby sa osi rotácie jeho jednotlivých častí přetínali v jednom bode.The invention relates to a structural arrangement of a modular unit with a joint movable in three axes in space. The joint movements are ensured by the use of three servomotors and a suitable combination of gears located in the structure of the unit so that the joint movements are as mechanically dependent on each other as possible. The joint design is selected so that the axes of rotation of its individual parts intersect at one point.

Doteraz známe modulárně jednotky využívájúce podobný princip pohonu jednotlivých častí kíbu majú odlišné konštrukčné usporiadanie a umiestnenie pohonov a prevodov.Previously known modular units using a similar principle of drive of the individual parts of the joint have different design arrangement and location of drives and gears.

Ich nevýhody sú následovně.· Niektoré z nich majú mechanicky závislé pohyby jednotlivých častí kíbu a nemožu preto dosiahnúť zrovnateíné. výstupné rýchlosti jeho jednotlivých častí vo všetkých smeroch pohybu pri rovnakých výkonoch a otáčkových možnostiach motorov. U niektorých typov je zložitejšie konštrukčné usporiadanie pohonov a prevodov, čo má za následok komplikovanejšie a ťažšie konštrukcie, ktoré negativné ovplyvňujú dynamiku celého zariadenia.Their disadvantages are as follows: · Some of them have mechanically dependent movements of the individual parts of the joint and therefore cannot be compared. the output speeds of its individual parts in all directions of movement at the same power and engine speed. For some types, the design of the drives and gears is more complex, resulting in more complicated and heavier designs that negatively affect the dynamics of the entire device.

Uvedené nedostatky sú odstránené modulárnou jednotkou s kíbom s tromi stupňami volnosti pohybu podía vynálezu, ktorého podstata spočívá v čiastočnom odstránení závislých pohybov kíbu vhodným konštrukčným usporiadaním motorov a prevodov tak, že prvý motor je umiestnený v zadněj časti jednotky, buá pevne, alebo pohyblivo, a pomocou něho sa spolu s kíbom otáčajú aj áalšie dva motory. Od týchto motorov je pohyb privádzaný na sklápanie a otáčanie koncového člena kíbu, pričom závislost' ich pohybov je znížená na nepatrnú hodnotu vhodným umiestnenim reduktorov.These drawbacks are overcome by a modular articulated unit with three degrees of freedom of movement according to the invention, which is based on the partial elimination of dependent articulated movements of the motors and gears by positioning the first engine at the rear of the unit either fixed or movable, and it is used together with the joint to rotate two other engines. From these motors, the movement is brought to tilt and rotate the end member of the joint, the dependence of their movements being reduced to a slight value by appropriate positioning of the reducers.

Modulárna jednotka sa javí ako kompaktný celok, pričom motory pre pohon sklápania a rotácie koncového člena kíbu sú umiestnené v otočnom telese a krútiaci moment od nich je prenášaný v závislosti od ich polohy hriadelmi a spojkami pre spájanie rovnoběžných alebo nerovnobežných hriadelov. Konštrukcia kíbu je kompaktná, s pohybujúcirn sa telesom sklápania,' v ktorom sú umiestnené převodovky s vysokým převodovým pomerom a kuželové ozubené súkolie, pomocou ktorého sa pohýb prenáša na koncový člen kíbu. Převodovka pre pohon koncového člena može bytí umiestnená v telese sklápania tak, že poháňa koncový člen priamo, alebo prostredníctvom kuželového ozubeného súkolesia.The modular unit appears to be a compact unit, with the motors for driving the tilt and rotation of the articulated end member located in the rotatable body and transmitting torque therebetween, depending on their position, by shafts and couplings for joining parallel or non-parallel shafts. The design of the hinge is compact, with a movable tilting body, in which high gear ratios and bevel gears are located, by means of which the movements are transmitted to the hinge end member. The gearbox for driving the end member can be disposed in the tilting body so as to drive the end member directly or by means of a bevel gear.

Na připojených výkrésoch je na obr. 1 v řeze znázorněné konštrukčné usporiadanie modulárněj jednotky s kíbom s tromi stupňami volnosti v základnom převedeni a na obr.In the attached drawings, FIG. 1 is a cross-sectional view of the structural configuration of a modular hinge unit with three degrees of freedom in the basic embodiment, and FIG.

je alternativně riešenie modólárnej jednotky s odlišným usporiadaním pohonu rotácie kíbovej jednotky a převodovky koncového člena.is alternatively a solution of a bluelar unit with a different arrangement of the drive of rotation of the joint unit and the end member gearbox.

Modulárna jednotka s trojstupňovým kíbom je podlá obr. 1 tvořená telesom_1, v ktorom je uložené otočné teleso 2, v ktorom je upevněný servomotor 3 rotácie, otáčky ktorého sú redukované harmonickou převodovkou 4, ktorá je upevněná v telese 1 a výstup ktorej je spojený s otočným telesom 2. V otočnom telese 2 je upevněný servomotor 5 sklápania, otáčky ktorého sú pomocou hriadela 6 sklápania uloženého v kíbe 7 prgvedené na kuželový ozubený převod 8 sklápania a redukované harmonickou převodovkou 9 sklápania, ktorá je upevněná v kíbe 7 a jej výstup je spojený s telesom 10 sklápania.The modular unit with a three-stage joint is as shown in FIG. 1 comprises a body 1, in which a rotary body 2 is mounted, in which a rotary servomotor 3 is mounted, the speed of which is reduced by a harmonic transmission 4, which is mounted in the body 1 and the output of which is connected to the rotary body 2. a tilting servomotor 5, the speed of which, by means of a tilting shaft 6 mounted in a joint 7, is directed to a bevel gear 8 and reduced by a harmonic tilting gear 9 which is mounted in the joint 7 and its output is connected to the tilting body 10.

V otočnom telese 2 je zároveň upevněný servomotor 11 koncovej rotácie, otáčky ktorého sú převedené pomocou hriadela 12 uloženého v kíbe 7 na vstupný kuželový ozubený převod 13, ktorý je spojený s harmonickou převodovkou 14 koncovej rotácie, výstup ktorej je spojený s kolesom 15 zaberajúcim s pastorkom 16, ktorý je spojený s koncovým členom 17 otočné uloženým v telese 10 sklápania a na ktorý mSžu byť připevněné přenášené predmety 18, alebo technologické hlavice.At the same time, the rotary body 2 is fitted with an end-rotation servomotor 11, the speed of which is converted by means of a shaft 12 mounted in the joint 7 to an input bevel gear 13 connected to a harmonic end-rotation gear 14. 16, which is connected to an end member 17 rotatably mounted in the tilting body 10 and to which the articles 18 or process heads may be attached.

Konštrukčné usporiadanie modulárněj jednotky s trojstupňovým zapastím podlk obr. 2 je tvořené telesom 1, na ktorom je připevněný servomotor 3 rotácie a harmonická převodovka 4 rotácie, ktorá je svojim výstupom spojená s otočným telesom 2. Vstupný kuželový ’ί*’'The construction of the modular unit with a three-stage recess according to FIG. 2 is formed by a body 1 on which a rotation servomotor 3 and a harmonic rotation gear 4 are attached, which is connected to the rotary body 2 by its output.

CS 272604 Bl ozubený převod 13 je spojený s kuželovým ozubeným kolesom 15 zaberajúcim s pastorkom 16, ktorý je spojený s harmonickou převodovkou 14 koncovej rotácie, výstup ktorej je spojený s koncovým členom 17.CS 272604 B1 a gear 13 is connected to a bevel gear 15 engaging a pinion 16, which is connected to a harmonic gear 14 of the end rotation, the output of which is connected to the end member 17.

Modulárnu jednotku s trojstupňovým kíbom je možné použiť pri stavbě priemyselných robotov a manipulátorov, u ktorých sa vyžaduje vyšší počet stupňov voinosti a ktoré majú vykonávat rožne technologické a zložité manipulačně funkcie a operácie, pričom na koncový člen 17 troj stupňového kíbu je možné upevnit iubovolnú technologickú hlavicu, napr. zvárací horák pře oblúkové zváranie, bodovacie kliešte pre bodové zváranie, striekaciu pištol’ pre nanášanie náterov, alebo 1’ubovoíné chápadlo pre prenáSanie bremien roznych tvarov a hmotností. V závislosti na konštrukčnom převedení telesa 1 možno modulárnu jednotku s trojstupňovým zapastím použiť ako samostatnú jednotku, alebo ako kývnu jednotku v robotoch s multiuhlovou kinematickou štruktúrou, alebo výsuvnú jednotku v robotoch s inými kinematickými štruktúrami.The modular unit with a three-stage joint can be used in the construction of industrial robots and manipulators requiring a higher number of degrees of freedom and to perform various technological and complex handling functions and operations, while any end of the three-stage joint can be mounted on any , e.g. arc welding torch, spot welding tongs, spray gun 'for paint application, or 1' any gripper for carrying loads of different shapes and weights. Depending on the design of the body 1, the modular unit with a three-stage engagement can be used as a stand-alone unit or as a rocker unit in robots with a multi-angular kinematic structure, or a withdrawable unit in robots with other kinematic structures.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Modular unit with a three-stage joint, the axes of motion of which intersect at one point and the drives of which are located outside the joint, characterized in that it comprises a body (1), a rotation motor (3), a rotation gear (4), a gearbox (14), a wheel (15), a pinion (16) and an end member (17) rotatably mounted in a tilt body (10) which is connected to the exit of the tilt gear (9) which is mounted in the joint (7); by its inlet connected to a tilt gear (8) which is connected to the tilt motor (5) by means of a tilt shaft (6) which is mounted in a rotatable body (2) which is housed in the body (1) and in which the motor ( 11), which is connected to the transmission (13) by means of a shaft (12).

Modular unit with a three-stage joint according to claim 1, characterized in that a rotary motor (3) is mounted in the rotary body (2) and is connected to the rotary gearbox (4) which is fixed in the body (1). ) and its output connected to the rotatable body (2).

Modular unit with a three-stage joint according to claim 1, characterized in that the transmission (13) is connected to the inlet of the transmission (14) mounted in the tilting body (10) and connected to the pinion (16) engaging its pinion (16) ) connected to an end member (17).

A modular unit with a three-stage articulated stage according to Claim 1, characterized in that a motor (3) is mounted on the body (1), which is connected to a rotation gear (4) which is mounted in the body (1) and rotary body (2).

Modular unit with a three-stage joint according to claim 1, characterized in that the gear (13) is connected to a wheel (15) which engages a pinion (16) which is connected to a gear (14) which is mounted in a a tilting body (10); .with its output connected to the end member (17).