Шарнир манипулятора

 

1. ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА,содержащий двигатель, два конических дифференциала с общей осью солнечных колес и взаимно сблокированнылш водилами, отличающийг с я тем, что, -с целью повышения надежности, каждый дифференциал снабжен паразитными колесами и механизмами их расцепления, причем паразитные колеса установлены на водилах дифференциалов под углом 45 к оси шарнира с возможностью перемещения вдоль своих осей, а солнечные колеса дифференциалов сблокированы между собой. 2. Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, он снабжен вторым двигателем и третьим коническим дифференциалом, водилр которого сблокировано с водилами двух других дифференциалов, причем второй двигатель расположен на этом, водиле. 13 34 22 17 сд М 10 Н |

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1057274 А

3(Slj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

17 1

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3456122/25-08 (22) 14.04.82 (46) 30,11.83. Бюл. Р 44 (72) Ю.М.Румянцев. (71) Сибэавод им.Борцов революции (53) 62-229.72 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство. СССР

Р 293432, кл. В 25 J 17/00, 1969. (54)(57) 1 ° ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА,содержащий двигатель, два конических дифференциала с общей осью солнечных колес и взаимно сблокированными водилами, о т л и ч а ю щ и и ; с я тем, что, с целью повышения надежности, каждый дифференциал снабжен паразитными колесами и механизмами их расцеплеиия, причем паразитные колеса установлены на водилах дифференциалов под углом 45 к оси шарнира с воэможностью перемещения вдоль своих осей, а солнечные колеса дифференциалов сблокированы между собой.

2. Шарнир по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей, он снабжен вторым двигателем и третьим коническим дифференциалом, водило которого сблокировано с водилами двух других дифференциалов, причем второй двигатель расположен на этом. водиле.

1057274

Нзобретение относится к манипуля торам и может быть использовано в различных областях техники.

Известен шарнир манипулятора, содержащий два конических дифференциала с общей осью солнечных колес и взаимно сблокированными водилами.

При повороте ведомого рычага относительно опорного происходит обкатывание цилиндрических колес без их поворота вокруг своих осей, что гарантирует отсутствие паразитного

1О вращения приводных валов на ведомом ность изготовления блоков колес и т.д.); необходимость в индивидуальНоМ двигателе и редукторе для каждого из перемещений для обеспечения независимости направления вращений малая жесткость из-за неизбежных зазоров в передачах и узлах сопряжения; ограниченные технологические

25 возможности; значительные габариты из-за наличия двух осей в шарнире, отсутствие механической блокировки от самопроизвольного перемещения звеньев при отключенных двигателях или неисправных тормозах.

Цель изобретения — повышение надежности работы и расширение технолагических возможностей манипу- лятора.

Для достижения поставленной цели в шарнире манипулятора, содержащем двигатель два конических дифференциала с общей осью солнечных колес и взаимно сблокированными водиЛами, каждый дифференциал снабжен паразитннми колесами и механизмами их расцепления,,причем параэитные колеса установлены на водилах дифференциалов под углом 45 к оси шаро нира с возможностью перемещения вдоль своих осей, а солнечные колеса дифференциалов сблокированы между собой.

Кроме того, шарнир манипулятора снабжен вторым двигателем и третьим

40

50 коническим дифференциалом, водило которого сблокировано с водилами двух других дифференциалов, причем второй двигатель расположен.на этом

55 водиле.

На фиг. 1 изображен основной шарнир манипулятора; на фиг. 2 — манипулятор с шарниром из трех дифференциалов; на фиг. 3 — то же, с двумя двигателями; на фиг. 4 — то же, с одним двигателем и двумя шарнирами.

Шарнир состоит из оси 1 шарнира, соединяющей опорный 2 и ведомый 3

60 рычаге, а следовательно, и незави симость их движений от поворота 11.

Недостатками известногб устройст--g5 ва являются сложность конструктивного решения и низкая технологичность изготовления деталей модуля (большое количество промежуточных колес, сложрычаги, которые связаны с водиламк

4 и 5 первого дифференциала.На оси

1 шарнира установлен блок солнечных колес 6 первого дифференциала, кинематически связанный с ведущим 7 и ведомым 8 сателлитами через паразитные колеса 9 — 12, установленные на водилах 4 и 5 под углом

45 и управляемые электромагнитами

13 — 16.- Соосно с блоком солнечных колес 6 установлен блок солнечных колес 17 второго дифференциала, детали которого - водила 18 и 19, сателлиты 20 и 21, паразитные колеса 22 — 25 и электромагниты 26

29 аналогичны по конструкции и соосны деталям первого дифференциала.

Водила 4 и 18, 5 и 19 сблокированы концентричными валами 30, 31 и

32,33, которые имеют элементы 34 .и 35 стыковки с двигателем и другими исполнительными или передаточными звеньями манипулятора.

Шарнир работает следующим образом.

В Hc îäíñì состоянии (фиг. 11 оба дифференциала заблокированы паразитными колесами, поэтому независимо от состояния двигателя (не показан исполнительные звенья манипулятора находятся в состоянии покоя и внешние усилия не могут вывести их из него.

Для поворота водила 5 и 19 вокруг оси 1 необходимо вывести из зацепления соосные паразитные колеса 9 и 22 или 12 и ?5 обоих дифференциалов, установленные на водилах 4 и 18, что достигается включением соответствующих электромагнитов 13 и 26 . или 16 и 29. Сцепление с валом двигателя осуществляется элементом 34 стыковки, которым Может быть электромагнитная муфта порошкового типа.

Выборка люфтов происходит автоматически за счет разности скоростей.(пробуксовки ) в муфтах сцепления с валами 30 и 31, а следовательно, и скоростей водил 5 и 19.

Зазоры в кинематической цепи выбираются за счет встречного вращения паразитных колес, так как солнечные колеса сблокированы. При повороте водил 5 и 19 ведомые сателлиты

8 и 21 и выходные валы 32 и 33 остаются неподвижными, так как они заблокированы паразитными колесами

10, 11 и 23,24 °

Для передачи вращения ведомому сателлиту 8 и валу 32 электромагнитами 13 и 14 выводятся из зацепления паразитные колеса 9 и 10.

Аналогично действуют элементы второго дифференциала.

Таким образом, шарнир работает от двигателя одностороннего вращения, а все необходимые направления выходных перемещений достигаются

1057274 включением и выключением паразитных колес дифференциалов.

На фиг. 2 изображен модульный манипулятор, имеющий один двигатель и один шарнир, в который в отличие от шарнира на фиг. 1 введен третий дифференциал, состоящий из солнечных колес 36 жестко связанных с плечами опорной вилки 37, водила 38, на котором установлены параэитные колеса 39 и ведущий сателлит 40, связанный с валом 41 двигателя электромагнитной муфтой. Вал двигателя соединяет водило 38 с водилами основных дифференциалов. 4 и 18 (фиг. 1 . Ведомый сателлит первого дифференциала жестко связан с трубчатым валом 42, установленным на подшипниках на водиле. Ведомый сателлит второго дифференциала связан передачей винт — гайка со вторым трубчатым рычагом 43, вставленным в вал 42. Гайка снабжена штифтом 44, входящим в продольный паз рычага 43.

На рычаге 43 закреплен схват 45.

Манипулятор имеет четыре степени .подвижности: качание (1 и Н ) во" круг взаимно перпендикулярных осей, ротацию руки (III) и удлинение руки (IV), На фиг. 3 изображен модульный

t ìàíèïóëÿòîð, содержащий -плечо, ло.коть, кисть, схват, три шарнира, А, 6 и 8 и два двигателя. Манипулятор имеет восемь основных и два дополнительных перемещения схвата с деталью. Особенностью манипулятора является способность изменять положение рабочей плоскости руки благодаря наличию в шарнире Л третьего дифференциала с осью, перпендикулярной общей оси основных дифференциалов.

Качание, ротация и удлинение плеча достигается за счет положения паразитных колес основных дифференциалов (фиг. 1 l. Шарнир 5 анало, гичен шарниру А и используется для поворота и качания локтя руки. Выход,ные сателлиты шарнира 5 связаны с входными сателлитами шарнира б концентрическими валами. Шарнир 8 ана:логичен шарниру, изображенному на (фиг.. 2), и используется для качания и .ротации кисти руки, а также смыкания

;губок схвата. Дополнительное перемещение — вращение детали, зажатой в центрах станка или приспособления, вокруг своей продольной оси достигается деблокированием выходных сателлитов в шарнире А и выходных .сателлитов в шарнире 6 движением но ворота локтя руки от двигателя 46 через шарнир 5 . .Изменение положения рабочей плоскости руки достигается ее поворотом от двигателя 47 через шарнир А

На фиг. 4 изображен оптимальный вариант модульного манипулятора, спо собного работать как в сферической так и в цилиндрической системе координат, который имеет шесть основ5 ных и две дополнител, е степени подвижности от одного двигателя через два шарнира r и д

Шарнир А аналогичен шарниру, изображенному на фиг. 1, и содержит

10 два дифференциала, один входной и два выходных вала, обеспечивающих кисти ориентирующие движения: ротацию и качание. Шарнир .Г содержит четыре дифференциала, имеющих общее (5 водило 48 и водила.49 и 50, блокирующие соответственно, два основных дифференциала (внутренних ) и два . дополнительных (наружных . Оба водно ла разнесены под углом около 90, 20 при этом ось сателлитов основных дифференциалов почти совпадают с осью двигателя 51,. а ось сателлитов дополнительных дифференциалов перпендикулярна им; Рука 52 является

25 телескопической, с приводом от большего сателлита основных дифференциалов, а малый сателлит соединен с через концентричный вал с входным валом шарнира * . Шарнир Г обеспечивает руке манипулятора четыре степени подвижности: удлинение, качание вокруг оси 53 шарнира Г в вертикальной плоскости, вращение вокруг вертикальной оси, подъем и опускание.

Малый выходной сателлит шарнира Д используется для дополнительного движения губок схвата, смыкания и размыкания, а большой для ротации кисти °

40 Для получения дополнительного движения, а именно поворота предварительно зажатой в .центрах детали, необходимо деблокировать входные сателлиты шарнира Д и выходные са45 теллиты шарнира Г в основных дифференциалах и обеспечить удлинение руки большим сателлитом основного дифференциала.

Технико-экономические преимущества

50 предлагаемого шарнира манипулятор а по сравнению с известными заключаются в высокой степени унификации эа счет однотипных деталей, пониженных требованиях к точности изготовления колес и узлов, технологичности изготовления; в повышении жесткости узлов в шарнире эа счет выборки люфтов и зазоров встречными вращениями колес наличии механического реверса, упрощающего систему и алгоритм управления манипулятором; высокой статической и динамической устойчивости (противовесе и одностороннем в ащении ротора двигателя ) более

65 полном использовании мощности д вр ви1057274

Риг. 2 гателя; высокой маневренности и быстродействии за счет механического реверса движений; полной без= опасности при аварийных ситуациях в системе управления и двигателе;. возможности компоновки различных но назначению манипуляторов; пониженных требованиях к муфтам сцепления, так как остаточный силовой момент в них не опасен.

1057274

/ !

/ !! !

Составитель A.Øèðÿåâà

Редактор Т.Мермелштейн Техред Т Ф анта Корректор А.Тяско

Заказ 9417/18 Тираж 1081

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

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

E ++++ + I