Rotačný pohybový modul na stavbu modulárnych strojov

Číslo patentu: 288139

Dátum: 17.10.2013

Autori: Demeč Peter, Svetlík Jozef

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Rotačný pohybový modul pozostáva z telesa (1), medzičlena (2) a upínacej platne (3), ktorá je vybavená rotačnou pohybovou väzbou (8). Servomotor (4), reduktor (5) a batérie (6) sú pevne uložené v telese (1). Elektrická energia potrebná pre servomotor (4) a batérie (6) sa prenáša bezkontaktným indukčným spôsobom pomocou elektromagnetického vinutia (7).

Text

Pozerať všetko

Vynález sa vo všeobecnosti týka rotačného pohybového modulu určeného na stavbu modulámych strojov. Modulárne stroje tejto koncepcie sú použiteľné napr, aj ako manipulátory a roboty, výrobné stroje a polohovadlá. Technické riešenie patri do oblasti strojárstva, automatizovaných a robotizovaných výrobných systémov.V súčasnosti sú známe rôzne systémy strojov modulárnej koncepcie od rôznych popredných svetových výrobcov. Známe sú riešenia rotačných pohybových jednotiek od firmy EPSON, SCHUNK, YAMAHA a mnohé ďalšie. Z týchto modulámych pohybových jednotiek je možné vyskladať stroje pre manipulačné,technologické a rôzne iné úlohy. Výsledný produkt - stroj môže patriť pod kategóriu priemyselného alebo servisného robota, manipulátora, ale taktiež pod kategóriu výrobných strojov, špeciálne pod multiprofesné výrobné robotické centrá (skratkou tiež označované MPRC - multiprofessional production robotic centre).Stroje zostavené a používané na modulámom princípe sa vyznačujú predovšetkým nasledujúcimi vlastnosťami modulárnosť, rozšíriteľnosť, flexibilita, vysoký stupeň automatizácie, vysoko soñstikované riadenie. Riadenie takýchto modulámych strojov je riešené špecializovanými riadiacimi systémami, ktoré ponúkajú jednotliví výrobcovia, resp. často sa používajú počítače so špeciálne vyvinutým riadiacim softvérom, ktorý je schopný prispôsobiť sa konkrétnej zostave stroja zloženého zjednotlivých modulov.Všetky doteraz známe systémy rotačných modulámych pohybových jednotiek ponúkajú väčšie či menšie množstvo modulov určených na Zostavovanie takýchto zariadení. Tieto moduly sa vyznačujú rôznymi vlastnosťami a veľkosťami.Významným nedostatkom je obmedzený rozsah rotácie ponúkaných pohybových modulov a následne obmedzenia V riadení a praktickom využití stroja pozostávajúceho z takýchto modulov. Rozsah rotačného pohybuje obmedzený z dôvodu vyhotovenia energetickej zbemice, ktorá je vo väčšine prípadov riešená ako káblový zväzok. Tento je možné v definovaných medziach ohýbať a krútiť. Medze sa u rôznych výrobcov líšia, ale vždy sú nejakým spôsobom stanovené. Nie je však možný neobmedzený pohyb rotačnýchjednotiek jednotlivých modulov. Nie je preto možné napriklad použiť jeden z rotačných modulov pre technologickú operáciu vŕtania, kde by došlo k prekrúteniu napájacieho, prípadne dátového káblového zväzku a tým ku kolízii, príp. havárii.Tento nedostatok rieši ďalej uvádzaný princip.Stroj modulámej koncepcie pozostáva z niekoľkých rovnakých alebo typovo identických (napr, veľkosťou sa líšiacich) pohybových rotačných modulov. Tieto moduly sú konštrukčne uspôsobené k vzájomnému mechanickému spájaniu. Moduly majú zakrivenie v rozsahu 0 ° až 90 °. Uhol určuje medzičlen vložený v každom module a je volený z hľadiska nárokov kladených na daný stroj. Každý rotačný pohybový modul je schopný rotačného pohybu, ktorý je uskutočňovaný ložiskovým uložením. Pohon je realizovaný servomotorom s príslušným reduktorom.Prenos elektrickej energie medzi modulmi je realizovaný na indukčnom princípe bezdotykovým spôsobom. Pri väčšom množstve navzájom pospájaných modulov sériovým spôsobom vzniká deficit elektrickej energie V posledných moduloch, najviac vzdialených od základne, z ktorej sú jednotlivé moduly napájané. Uvedený nedostatok je vhodné riešiť akumulátormi elektrickej energie, ktoré sú umiestnené v telese. Tieto akumulátory vyrovnávajú krátkodobý deficit elektrickej energie a v momente jej nedostatku napájajú servomotory a iné zariadenia, ktoré sa nachádzajú v moduloch.Princíp akumulovania elektrickej energie do akumulátorov ajej následné využívanie pre pohybové úlohy a pre úlohy prenosu dátového toku informácií zo snímačov a riadiacich inštrukcií musí zohľadňovať riadiaci systém. V súčasnosti sa javia ako najvhodnejšie akumulátory typu LiPol, ktoré majú vhodnú prúdovú, kapacitnú a hmotnostnú charakteristiku. Riadiaci systém musí mať informácie o nabití jednotlivých akumulátorov v moduloch a o množstve a schopnosti tieto akumulátory nabíjať a vybijať vzhľadom k energetickým potrebám pre pohyb a obslužné činnosti stroja.Prenos riadiacich signálov nevyhnutných na riadenie jednotlivých osi a na prenose dát od a do senzorov sa zabezpečuje bezdrôtovo, napr. prostredníctvom protokolu bluetooth alebo wifi.Celkovým výsledkom opísovaného technického riešenia je stavebnicový systém stroja poskladaného z identických alebo typovo identických (napr. veľkosťou alebo zakrivením sa líšiacich) rotačných pohybových jednotiek s neobmedzeným pohybovým rouahom rotácie, bez káblových zväzkov.Prehľad obrázkov na výkresochNa obr. l je znázomený rez rotačným modulom.Na obr. 2 je zobrazený 3 D model rotačného pohybového modulu s jedným stupňom voľnosti pohybu - rotácia. .Na obr. 3 sú vyobrazené ďalšie možné varianty rotačných pohybových modulov s rôznym stupňom zakrívenia v 3 D zobrazení.Na obr. 4 je zobrazená 3 D zostava modulámeho stroja postaveného na báze rotačných pohybových modulov so šiestimi stupňamí voľnosti pohybu.Na obr. 5 je vyobrazená 3 D zostava modulámeho stroja s piatimi stupňamí voľnosti pohybu s použitím modulov s rôznym stupňom zakrívenia a tiež s využitím predlžovacieho člena 2.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je opisaná základná konštrukcia modulu na stavbu modulárnych strojov podľa tohto technického riešenia, ktorého konštrukcia je zobrazená na obr. l. Jeden rotačný pohybový modul pozostáva z troch základných dielov. Prvým je teleso modulu l, ktorý je nosnou časťou každého modulu, obsahuje elektroniku na riadenie a komunikáciu prostredníctvom bezdrôtového prenosu dát ako napr. wifi alebo bluetooth, vinutie 1 pre bezkontaktný prenos elektrickej energie, servomotor A a reduktor g. Druhým základným dielom je medzičlen z, ktorý určuje tvar daného modulu, resp. jeho zakrivenie a tým aj jeho geometrickú uhlovú charakteristiku. Tretím článkom v module je tzv. upínacia platňa 3, ktorá tiež obsahuje vinutie Z pre bezkontaktný prenos elektrickej energie. Táto platňa slúži ako protikus k telesu modulu l nasledujúceho modulu. Obsahuje rozoberateľné, mechanické, tuhé prepojenie a ložiskové uloženie pre rotačnú väzbu § medzi jednotlivými modulmi. Na vyrovnávanie energetických potrieb servomotorov A v jednotlivých pospájaných rotačných moduloch sa využívajú akumulátory Q. 3 D zobrazenie jedného moduluje zobrazené na obr. 2. Príklad 3 D zobrazenia modulámeho manipulátora so 6 ° voľnosti pohybu je vyobrazený na obr. 4.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia je vo variantnom vyhotovení opisaná konštrukcia modulu na stavbu modulámych strojov podľa technického riešenia, ktorého konštrukcia je zobrazená na obr. 3. Jeden modul pozostáva z troch dielov, prvým je teleso modulu l, ktorý je základnou časťou každého modulu, obsahuje elektroniku na riadenie a komunikáciu prostredníctvom bezdrôtového prenosu dát ako napr. wifi alebo bluetooth, vinutie 1 pre bezkontaktný prenos elektrickej energie a servomotor s reduktororn. Druhým dielom je medzičlen g, ktorý určuje tvar daného modulu, resp. jeho zakrivenie a tým aj jeho geometrickú uhlovú charakteristiku. Tretím článkom v module je tzv. upínacia platňa 3. Táto upínacia platňa slúži ako protikus k telesu modulu 1 nasledujúceho modulu. Obsahuje rozoberateľné, mechanické, tuhé prepojenie a ložiskové uloženie pre rotačnú väzbu medzi jednotlivými modulmi, tiež obsahuje vinutie pre bezkontaktný prenos elektrickej energie. Na vyrovnávanie energetických potrieb servomotorov Q v jednotlivých pospájaných rotačných moduloch sa využívajú akumulátory Q. Príklady 3 D zobrazenia celého modulu v dvoch variantoch zakrívenia sú zobrazené na obr. 3. Príklad 3 D zobrazenia modulámeho manipulátora s piatimi stupňamí volnosti pohybu je vyobrazený na obr. 5, kde je použitý predlžovací člen 2.Konštrukcia rotačného pohybového modulu a spôsob prenosu elektrickej energie v moduloch je koncipovaný tak, že podľa tohto technického riešenia predstavuje technológiu využiteľnú v širokej oblasti robotiky,výrobných strojov a v priemyselných podnikoch.1. Rotačný pohybový modul na stavbu modulámych strojov, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že pozostáva z telesa (l), medzičlena (2) a upínacej platne (3), ktorá je vybavená rotačnou pohybovou väzbou (8).2. Rotačný modul podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že v telese (l) je pevne uložený servomotor (4), reduktor (5) a batérie (6).3. Rotačný modul podľa nároku l, v y z n a č u j ú c is a tý m , že na upínacej platni (3) jeumiestnený upinací mechanizmus na pripojenie ďalšieho telesa (l) nasledujúceho modulu.4. Rotačný modul podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a tý m , že medzičlen (2) je geometrický zakrivený.5, Rotačný modul podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že obsahuje vinutia (7) ktore pri dvoch vzájomne spojených moduloch sú umiestnene na minimálnu možnú konštrukčnú vzdialenosť.6. Rotačný modul podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že obsahuje elektronické bezdrôtové komunikačné obvody.7. Rotačný modul podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že na vyrovnávanie energetických potrieb servomotorov (4) v jednotlivých pospájaných rotačných moduloch sa využívajú akumulátoryv v a s o o čo ąozozoä »vos 0.0.5

MPK / Značky

MPK: B25J 9/08

Značky: strojov, pohybový, modul, rotačný, modulárnych, stavbu

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-288139-rotacny-pohybovy-modul-na-stavbu-modularnych-strojov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Rotačný pohybový modul na stavbu modulárnych strojov</a>

Podobne patenty