Промышленный робот

 

ПРОМЬШШЕННЫЙ РОБОТ, содержащий корпус и размещенные в нем два редуцирующих привода вращательного и качательного движений, расположенных параллельно один другому и связанных с исполнительным механизмом , отличающийся тем, ЧТО, с целью сокращения габаритов, оба редуцирующих привода выполнены в виде волновой передачи, выходные .шестерни которых взаимодействуют С исполнительным механизмом через дополнительно введенное сателлитное зубчатое колесо, ось которого закреплена в корпусе. (Л гт b4t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(з1) В 25 3 t/02 (У.У !

1 б

H ПАТЕНТУ

ГОСУД4РСТВЕКНЬЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ 03OSPETEHMA И ОТКРЫТИЙ (21) 3337454/25-08 (22) 25.09.8t (31) 135260/80 (32) 30.09.80 (33) Янония (46) 01.04..85. Бюл. Р f3 (72) Хадзими Инаба, Сеиитиро Накасима, . Сигеми Инагаки и Сусуму Ито (Япония) (21) Фудзицу Фанук Лимитед (Япония) (53) 62-229.72(088.8)

:(56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 624788, кл. В 25 J 3/02,22.04.77.

„„80„„1149860 А (54}(57) ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ, содер-. жащий корпус и размещенные в нем два редуцнрующих привода вращательного и качательного движений, расположенных параллельно один другому н связанных с исполнительным механизмом, отличающийся тем, что, с целью сокращения габаритов, оба редуцирующнх привода выполнены в виде волновой передачи, выходные .шестерни которых взаимодействуют с исполнительным механизмом через дополнительно введенное сателлитное зубчатое колесо, ось которого закреплена в корпусе.

1149860

Изобретение относится к промышленному роботу, который снабжен редуцирующим средством с большим передаточным отношением при редукции и может вызывать одновременно или поочередно вращательное движение и качающее движение схвата робота.

Известен промышленный робот, содержащий корпус и размещенные в нем два редуцирующих привода вращатель- 1О ного и колебательного движений, расположенных параллельно один другому и связанных с исполнительным механизмом (1) .

Недостатками известного устройства являются сложность выполнения, большие габариты и тяжелая конструкция.

Целью изобретения является сокращение габаритов.

Цель достигается тем, что в промышленном роботе, содержащем корпус и размещенные в нем два редуцирующих привода вращательного и качательного движений, расположенных параллельно д один другому и связанных с исполнительным механизмом, оба редуцирующих привода выполнены в виде волновой передачи, выходные шестерни которых взаимодействуют с исполнительным механизмом через дополнительно введенное сателлитное зубчатое колесо, ось которого закреплена в корпусе.

На фиг. 1 изображена конструкция .промышленного робота с механизмом соч35 ленения, установленным между схватом и руками робота снабженная первой и второй волновыми передачами," на фиг. 2 — конструкция механизма сочленения, рук робота и корпус робота, продольный разрез; на фиг. 3 — конструкция механизма сочленения, продольный разрез; на фиг.4 — вид А на фиг. 3, на фиг. 5узел 1 на фиг. 4; на фиг. 6 — зацеп ление с первой и второй волновыми передачами (редуктором) и корпусом .конического зубчатого колеса.

Промышленный робот (фиг. 1) имеет основание 1, прикрепленное к поверх- 50 ,. ности пола, с установленным на нем поворотным столом 2 ° Последний может вращаться посредством устройства привода (не показан) размещенного на основании 1. К верхней поверхнос- я ти поворотного стола 2 прикреплены две вертикальные направляющие стойки 3 и 4, а вертикальный шариковый

/ ходовой винт 5 поддерживается с возможностью вращения на верхней поверхности поворотного стола 2. Нижний конец шарикового ходового винта

5 подсоединен с воэможностью вращения к двигателю вертикальной подачи (не показан), установленному на основании 1. Корпус 6 робота входит в зацепление с возможностью скольжения с направляющими стойками 3 и

4 через соответствующее подшипниковое средство, а также в резьбовое зацепление с шариковым ходовым винтом 5. Поэтому корпус 6 робота перемещается вертикально в ответ на вращение шарикового ходового винта

5 под управлением направляющих стоек

3 и 4.К корпусу б робота подвижно прикреплены две руки 7 и 8 с возможностью удлинения и сокращения в горизонтальном направлении. Механизм

9 сочленения прикреплен к передним концам рук 7 и 8 робота.Схват 10 робота прикреплен к переднему концу механизма 9 сочленения, который осуществляет его вращательное и качающее движения. Приводные двигатели (фиг. 2) размещены в задней части корпуса б робота и механизм 9 сочленения посредством двигателей приводится в движение через приводные валы установленные внутри корпуса 5 робота.

Руки 7 и 8 робота поддерживаются соответственно подшипниками 11 — 14 так, чтобы они могли удлиняться и сокращаться в горизонтальном направлении (фиг. 2). Подшипники 11 — 14 установлены соответственно в задней и передней частях во внутренней полости передних цилиндрических частей

15 и 16 корпуса 6 робота. К переднему концу рук 7 и 8 прикреплен механизм 9 сочленения, который перемещается вместе с последними, К заднему концу рук 7 и 8 жестко прикреплена пластина 17, перемещающаяся вместе с обоими руками 7 и 8 и механизмом 9 сочленения. В заднем конце корпуса 6 робота установлены (фиг. 2) первый, второй и третий приводные электродвигатели 18 — 20.

Первый 18 и второй 19 приводные электродвигатели используются для приведения в движение соответственно первого и второго редукторов (не показаны), размещенных в механизме

9 сочленения, при помощи шариковых

1149860 шлпцевых валов 21 и 22, подсоединенных соответственно к двигателям !

8 и 19,. и трубчатых вал-v 3 и 24, находящихся г, зацепле.:ни с "..о.-.мож— ностью скольжения в направлении

ceo со рпы.;,евыми "-.ÿëàìè 21 н 22. Перв. < вт-,й редукторы содггжат

"..ос "ветс". . нчо вол - овую передачу (р .«.ук .;.в j, которая имее сr.еци ль-.ный редукционный механизм " очень боль;шп лередаточньм отношением.

Иарико х е ..1лицевьк эа-.ь- 21 3%2 под дерхяваюс,;я с воз ож;остью вр.мщения обс 1ми подшипниками 25 и 26, прикре ....пня рт к кронштей: ° 27, жестко закрепленнсму на вн"тренних стенк:х корпуса 6, и подшипниками, пвикрепленными к пластине 17, Задние части шпиц:=вых валов 21 и 22 подсоединены соответственно к дьь.— гателям 18 и 19 через муфты 28 и 29, а передние части находятся в зацеплении с возможностью скольжения в направлении осей валов с трубчатыми валами 23 и 24. Шариковый ходовой винт 30 поддерживается с возможностью вращения подшипником 31, прикрепленн:п к кронштейну 27, и подшипником 32„. прикрепленным в положении, противоположном подшипнику 31, к передней стенке корпуса 6 робота. Ходовой винт 30 также подсоединен на его заднем конце к третьему 20 приводному двигателю через муфту 33 и находится в резьбовом зацеплении в его средней части с шариковой гайкой 34, установленной в пластине 17. Б результате механизм 9 сочленения горизонтально перемещается внутрь и наружу под действием вращения шарикового ходового винта 30 посредством шариковой гайки 34, пластины 17 и рук

7 и 8 робота.

Ведущее колесо 35 (фиг. 4) выполнен В Виде эллипса и скользяще

10 вводится в соприкосновение с внутренней периферийной поверхностью 43 в..утреннего колеса 36 вдоль его внешней периферийной поверхности 44.

Так как внутреннее колесо 36 выполнено из эластичного материала и име15 ет форму TOHKQFD цилиндра, то его часть, соприкасающаяся с ведущим колесом 35, сохраняется деформированной в виде эллипса, если смотреть в направлении их осей, вдоль внешней периферийной поверхности ведущего колеса 35. Если ведущее колесо 35 вращается в направлении стрелки С и его внешняя периферийная поверхность 44 скользит по внутренней

25 периферийной поверхности 43 внутреннего колеса 36, то часть внутреннего колеса 36, соприкасающаяся с ведущим колесом 35, непрерывно деформируется вдоль внешней периферийной поверхности 44 ведущего колеса 35, т.е. при условии если ось большого диаметра эллипса вращается в направлении стрелки С, и в этом случае точки зацепления между внешней по35 верхностью (внешними зубьями 41) внутреннего колеса 36 и внутренней поверхностью (внутренними зубьями 42) внешнего колеса .37 перемещаются в направлении стрелки С по внутренней

40 стороне внешнего колеса 37. Последнее снабжено внешними зубьями 45 на его внешней периферийной поверхности. Внутренние зубья 42 на внутренней периферийной поверхности внешнего колеса 37 входят в зацепление с внешними зубьями 41 на обеих концевых частях оси большего диаметра эллиптической формы. Точки зацепления между внешними 41 и.внутренними 42 зубьями непрерывно перемещаются вдоль последних (зубья 42) в результате вращения ведущего колеса 35. В такой волновой передаче (редукторе) внутреннее колесо 36

55 обычно снабжается внешними зубьями

41 в количестве, меньшем вдвое, чем внутренние зубья 42. внешнего колеса 3?. Например, внутреннее колеПервая волновая передача (редуктор) (фиг. 3) содержит ведущее колесо 35 ("волнообразователь"), подсоединенное к трубчатому валу 23 и выполненное в виде эллипса, внут" реннее колесо 36 ("-гибкий шлиц"), выполненное из эластичного материала и имеющее форму цилиндра, и внешнее колесо 37 (" кольцевой шлиц"}., с которым можно достичь большого передаточного отношения при редукции.

Вторая волновая передача также содержит ведущее 38, внутреннее 39 и внешнее 40 колеса, имеющие такой же механизм, как и в первои волновой передаче.

1Ы. фл". 5 . зображены внешние зубья 41 внутреннего колеса 36 и внутренние зубья 42 внешнего колеса 37.

1149860

40 со 36 имеет 198 внешних зубьев 41, тогда как внешнее колесо 37 имеет

200 внутренних зубьев 42. Поэтому шаг Р» внешних зубьев 41 несколько больше шага Р внутренних зубьев 5

42 на величину АР (фиг. 5) ° Если внутреннее колесо 36 стопорится TBK что не может вращаться, а внешнее колесо 37 находится в положении, в котором оно может свободно вращать- 10 ся, вращение ведущего колеса 35 в направлении стрелки (или по часовой стрелке) вызывает перемещение точки зацепления между внешними 41 и внутренними 42 зубьями из положения а в положение 0, так что внешнее колесо 37 вращается в направ" лении часовой стрелки на величину 4 P по отношению к внутреннему колесу 36.

Когда внешнее колесо 37 стопорится так, что не может вращаться, а внутреннее колесо 36 находится в положении, при котором оно может свободно вращаться, вращение ведущего колеса 35 в направлении стрелки (по часовой стрелке) вызывает перемещение точки зацепления между внешними 41 и внутренними 42 зубьями из положения о в положение Ь,, так что внутреннее колесо 36 поворачивает- М ся против часовой стрелки на величину 6 P по отношению к внешнему колесу 37. Таким образом, если ведущее колесо 35 вращается против часовой стрелки, внешнее 35 и внутреннее д5

36 колеса вращаются соответственно в противоположных направлениях относительно направления вращения в упомянутых случаях. Когда внутреннее 36 и внешнее 37 колеса имеют соответственно 198 внешних и 200 внутренних зубьев, волновая передача обладает болыпим передаточным отношением при редукции. Если внутреннее колесо 36 стопорится так, 45 что не может вращаться, хотя внешнее колесо 37 может свободно вращаться, последнее вращается в направлении вращения ведущего колеса 35 с

2/200 числом оборотов на один его 50 оборот. Если внешнее колесо 37 стопорится, так что не может вращать-. ся, хотя внутреннее колесо 36 может свободно вращаться, последнее вращается в протИвоположном направлении 55 вращению ведущего колеса 35 с 2/198 оборотов на один его оборот. Такая волновая передача (редуктор) может быть выполнена компактной в результате простого механизма, обеспечивает большое передаточное отношение при редукции в малом объеме и получает отдачу с пониженным числом оборотов и с высоким крутящим моментом. Внутреннее колесо 36 (фиг.3) прикрепляется к корпусу 46 сочленения посредством фиксирующего элемента 47. Внешнее. колесо 37 поддерживается с возможностью вращения подшипниками 48 и 49, прикрепленными к внутренней стороне корпуса

46 сочленения, и входит в зацепление с шестерней 50 посредством его внешних зубьев 51. Шестерня 50 поддерживается с воэможностью вращения валом 52, жестко закрепленным в корпусе 46 сочленения посредством подшипников 53. Внешнее колесо 40 второй волновой передачи (редуктора) поддерживается с возможностью вращения подшипниками 54 и 55,прикрепленными к корпусу 46 сочленения, и также входит в зацепление с шестерней 50 посредством его внешних зубьев 56.

К переднему концу внешнего колеса 40 жестко прикреплен кожух конического зубчатого колеса 57 посредством фиксирующего элемента 58. Трубчатый вал 24 в его передней части закрепляется шпонкой для передачи вращающей движущей силы второго приводного двигателя (фиг. 2) на ведущее колесо 38 второй волновой передачи.

Внутреннее колесо 39 в его передней части жестко прикреплено к заднему концу вала 59 посредством фиксирующих элементов 60, Вал 59 поддерживается с возможностью вращения подшипниками 61 и 62, прикрепленными к внутренней стороне удлиняющейся передней части внешнего колеса 40.

В передней части вала 59 выполнено за одно целое с валом 59 коническое зубчатбе колесо 63, входящее в зацепление с другим коническим зубчатым колесом 64, которое выполнено заодно целое с кронштейном 65 для закрепления на нем схвата робота. Коническое зубчатое колесо 64 с кронштейном 65 поддерживаются с возможностью вращения кожухом конического зубчатого колеса 57 через соответствующее подшипниковое средство.

Вращательное движение схвата осуществляется следующим образом, щающую движущую силу иа коническое зубчатое колесо 64 через вал 59 и коническое зубчатое колесо 63.

В результате вращающего движения

5 конического зубчатого колеса 64 кронштейн 65, который представляет собой выполненную заодно целое часть шестерни, поворачивается в направлении стрелки F . Теперь, когда внешнее колесо 40 находится во вращении, т. е. схват робота на- . ходится во вращательном движении, внешнее колесо 40 может рассматриваться как находящееся в подобном застопоренном состоянии в сравнении с ведущим колесом 38, вращаемым с большой скоростью вращения, потому что колесо 40 вращается со значительно пониженной скоростью враще" ния. Поэтому в этот момент ведущее колесо 38 также приводит в движение внутреннее колесо 39 со значительно пониженной скоростью вращения в противоположном направлении вращения относительно направления вращения ведущего колеса 38, так что схват робота также поворачивается по направлению стрелки г посредством внутреннего колеса 39

ЗО и других аналогично описанному.

В этом случае поворачивающее движение схвата робота может быть получено одновременно с его вращательным движением.

3 Таким образом, механизм сочленения предлагаемого промышленного робота может быть выполнен компактным, в небольшом объеме и без гидравлической системы.

7 1149860

Ведущее колесо 35 (фиг.3) приводится в движение с большой скоростью вращения посредством трубчатого вала 23, который вращает внешнее колесо 37 со значительно пониженной скоростью вращения посредством внешних 41 и внутренних 42 зубьев, так как внутреннее колесо 36 застопорено и не может вращаться. Внешнее . колесо 37 вызывает вращение внешнего колеса 40 через шестерню 50.

Поэтому кожух конического зубчатого колеса 57, прикрепленный к внешнему колесу 40, вращается в направлении стрелки E., так что схват робота (не показан) вращается через .кронштейн 65. В этом случае внутреннее колесо- 39 перемещается вместе с внешним колесом 40, так как внешние зубья 66 колеса 39 входят в зацепление с внутренними зубьями 67 колеса 39. Это вращательное движение схвата робота в основном осуществляется первым 18 приводным двигателем (фиг. 2).

Качающее движение схвата осуществляется следующим образом. Когда колесо 40 находится в состоянии покоя, ведущее колесо 38, вращаемое с большой скоростью вращения трубчатым валом 24, приводит so вращение внутреннее колесо 39 ео значительно пониженной скоростью вращения через внутренние зубья

67 колеса 40 и внешние зубья 66 колеса 39 в противоположном направлении вращения относительно направления вращения ведущего колеса 38.

Внутреннее колесо 39 передает вра"!

1498б0.1, 45

1149860

Заказ 1924/45 Тираж 050

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений я открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель А. Афанасьев

Редактор Л. Гратилло Техред И. ароцай Корректор В. Гирняк