Шарнир манипулятора

 

1. ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА, содержащий сферическую опору, связанную с ведомым звеном, и соосно расположенные сферические подпятники, связанные с приводами их вращения, расположенными внутри ведущего звена, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности позиционирования и расширения технологических возможностей , он снабжен промежуточным звеном с приводом его вращения, гибкими и жесткими дисками, расположенными соосно сферическим подпятникам, и шестерней, установленной на ведомом звене, причем сферические подпятники смонтированы перпендикулярно оси ведущего звена с противоположных сторон от сферической опоры и содержат выполненные на обращенных одна к другой поверхностях зубчатые нарезки, взаимодействующие с шестерней ведомого звена, на гибких дисках выполнены торцовые зубья, а на противоположных от сферической опоры торцовых поверхностях сферических подпятников - зубчатые нарезки, взаимодействующие с торцовыми зубьями гибких дисков, при этом гибкие диски жестко связаны с ведущим звеном, а последнее установлено соосно через промежуточное звено в дополнительном звене и зафиксировано от поворота относительно него. 2.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен диаметрально расположенными и связанными с приводами вращения сферических подпятников роликами, взаимодействующими с гибкими и жесткими дисS ками одновременно. 3.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности ведущего звена выполнена винтовая нарезка, взаимодействующая с аналогичной нарезкой, выполненной на внутренней поверхности промежуточного звена. 4.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное звено имеет индивидуальный привод вращения. СО 4 Oi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4m В 25 1 17/00

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 36601 73/25-08 (22) 09.11.83 (46) 23.02.85. Бюл. № 7 (72) И. И. Дьяков, И. В. Сушкевич и К. М. Соловых (53) 62-229.72 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 755553, кл. В 25 J 17/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР № 1007960, кл. В 25 J 11/00, 1981. (54) (57) 1. ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА, содержащий сферическую опору, связанную с ведомым звеном, и соосно расположенные сферические подпятники, связанные с приводами их вращения, расположенными внутри ведущего звена, отличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования и расширения технологических возможностей, он снабжен промежуточным звеном с приводом его вращения, гибкими и жесткими дисками, расположенными соосно сферическим подпятникам, и шестерней, установленной на ведомом звене, причем сферические подпятники смонтированы перпендикулярно оси ведущего звена с противоположных сторон от сферической опоры и содержат выполненные на обращенных одна,.SU„„1140946 к другой поверхностях зубчатые нарезки, взаимодействующие с шестерней ведомого звена, на гибких дисках выполнены торцовые зубья, а на противоположных от сферической опоры торцовых поверхностях сферических подпятников — зубчатые нарезки, взаимодействующие с торцовыми зубьями гибких дисков, при этом гибкие диски жестко связаны с ведущим звеном, а последнее установлено соосно через промежуточное звено в дополнительном звене и зафиксировано от поворота относительно него.

2. Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен диаметрально расположенными и связанными с приводами вращения сферических подпятников роликами, взаимодействующими с гибкими и жесткими дисками одновременно.

3. Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности ведущего звена выполнена винтовая нарезка, взаимодействующая с аналогичной нарезкой, выполненной на внутренней поверхности промежуточного звена.

4. Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное звено имеет индивидуальный привод вращения.

4 °

1140946

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании и разработке новых конструкций манипуляторов.

Известен гидромеханический шарнир, содержащий два гидродвигателя со взаимно перпендикулярными осями вращения валов и выходной фланец. В валу первого гидродвигателя выполнена полость, в которой закреплен вал второго гидродвигателя, а выходной фланец установлен на корпусе второго гидродвигателя, который отличается увеличенными моментными нагрузками (1) .

Недостатком данного устройства является малый угол качания выходного звена по отношению к корпусу шарнира ввиду совмещения гидродвигателей, что обуславливает ограниченные технологические возм<,киэсти шарнира.

Кроме того, выполнение приводов шарнира гидравлическими не может обеспечить высокую точность перемещений выходного звена вследствие возможных утечек в гидросистеме.

Известен .также шарнир манипулятора, соединяющий его ведомое и ведущее звенья и содер>кащий основную сферическую опору, связанную с ведомым звеном, и установленные с возможностью вращения соосно один другому сферические подпятники, связанные с приводами их вращения, которые расположены во внутренней полости ведущего звеня (2) .

Недостатком известного устройства являются его ограниченные технологические возможности из-за малого угла качания ведомого звена относительно ведущего. Угол качания ограничен конструктивным исполнением шарнира и отсутствием осевого перемещения ведущего звена. Кроме того, использование гидродвигателей в качестве привода вращения подпятников не может обеспечить BbIc0KYIQ точность l703H11HoHHpGвания ведомого звена из-за возможных гидравлических потерь.

Цель изобретения — повышение точности позиционирования и расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что шарнир манипулятора, содержащий сферическую опору, связанную с ведомым звеном и соосно расположенные сферические подпятники, связанные с приводами их вращения, расположенными внутри ведущего звена, снабжено промежуточным звеном с приводом его вращения, гибкими и жесткими дисками, расположенными соосно сферическим подпятникам, и шестерней, установленной на ведомом звене, причем сферические подпятники смонтированы перпендикулярно оси ведущего звена с противоположных сторон от сферической опоры и содержат выполненные на обращенных одна к другой поверхностях зубчатые нарезки, взаимодействующие с шестерней ведомого звена, на гибких дисках выполнены торцовые зубья, а на противоположных от сферической опоры торцовых поверхностях сферических подпятников — зубчатые нарезки, взаимодействующие с торцовыми зубьями гибких дисков, при этом гибкие диски жестко связаны с ведущим звеном, а последнее установлено !

0 соосно через промежуточное звено в дополнительном звене, имеющем индивидуальный привод вращения, и зафиксировано от поворота относительно него.

При этом шарнир снабжен диаметрально расположенными и связанными с приводами вращения сферических подпятников роликами, взаимодействующими с гибкими и жесткиviH дисками одновременно.

Кроме того, на наружной поверхности ведущего звена выполнена винтовая нарезка, взаимодействующая с аналогичной нарезкой, выполненной на внутренней поверхности промежуточного звена.

Дополнительное звено имеет индивидуальный привод вращения.

На чертеже изображен шарнир манипу25 лятора, общий вид.

Приводной шарнир манипулятора содержит ведомое звено 1, выполненное заодно с шаром 1 (сферичсской опорой), ведущее звено 3, внутри которого установлены с возможностью вращения перпендикулярно

ЗО его оси сферические подпятники 4 с противоположных сторон шара 2, содержащие выполненные на обрагценных одна к другой поверхностях зубчатые нарезки 5, взаимодействующие с шестерней 6, закрепленной на ведомом звене 1, а на противоположных от шара 2 торцовых поверхностях сферических подпятников 4 выполнены торцовые зубчатые нарезки 7, взаимодействующие с торцовыми зубьями гибких дисков 8, установленных вместе с ведущими дисками 9

4О соосно подпятникам 4 и жестко связанных с ведущим звеном 3. При этом подпятники 4, жесткие (ведущие) диски 9 и гибкие диски 8 образуют торцовый волновой механизм.

Гибкие диски 8 взаимодействуют с жесткими

4> (ведущими) дисками 9 через диаметрально расположенные ролики 10, образующие двухволновой генератор волн. При этом жесткие (ведущие) диски 9 кинематически связаны с электродвигателями 1! и 12 через валышестерни 13 и 14. Ведущее звено 3 уста50 новлено соосно через промежуточное звено

15 в поворотном звене 16, относительно которого оно зафиксировано от проворота телескопическим звеном 17. На наружной поверхности ведущего звена 3 выполнена винтовая нарезка, взаимодействующая с аналогичной нарезкой, выполненной на внутренней поверхности промежуточного звена 15, связанного с электродвигателем 18 посредством конических колес 19 и 20. Поворотное звено

1140946

16 установлено в неподвижном звене 21 и кинематически связано с электродвигате лем 22 через шестерню 23 и зубчатое колесо 24. Выборка зазоров в подвижных звеньях осуществляется тарельчатыми пружинами 25 — 28. Для предотвращения попадания пыли в сферический шарнир между ведущим звеном 3 и ведомым звеном 1 установлен сильфон 29.

Устройство работает следующим образом.

Вращение ведомого звена 1 вокруг своей оси осуществляется от электродвигателей 11 и 12, которые приводят во вращение через валы-шестерни 13 и 14 жесткие (ведущие) диски 9 с диаметрально расположенными роликами 10, через которые воздействуют на гибкие диски 8, обеспечивая тем самым вращение на них волны участков гибкого диска 8, т. е. вращение участков контакта их зубьев с торцовыми зубчатыми нарезками 7.

Так как гибкие диски 8 закреплены неподвижно на ведущем звене 3, то вращение передается на подпятники 4. Г1ри этом необходимо, чтобы последние вращались в противоположные стороны.

Вращение сферических подпятников в противоположные стороны вызывает вращение шестерен 6, а следовательно, и самого ведомого звена 1, на котором она закреплена (т. е. ротацию звена .1).

Изменение направления вращения одного из электродвигателей, например 12, обеспечивает вращение подпятников 4 в одну сторону, что осуществляет качание ведомого звена вокруг оси подпятников 4.

Поступательное перемещение ведущего звена 3 осуществляется от электродвигателя 18, который через зубчатые колеса !9 и 20 передает вращение промежуточному звену 15 с выполненной на внутренней его поверхности винтовой нарезкой. при этом взаимодействующее с ним через аналогичную нарезку ведущее звено 3 осуществляет поступательное перемещение.

Поворот шарнира относительно своей оси осуществляется электродвигателем 22 привода вращения, установленного на неподвижном звене 21, через шестерню 23 и зубчатое колесо 24, закрепленное на поворотном звене 16, которое связано с ведущим звеном 3 телескопическим звеном 17.

Таким образом, в предложенном привод>s ном шарнире обеспечивается вращение (ротация) ведомрго звена 1 вокруг своей оси при вращении подпятников 4 в противоположные стороны, качание его относительно ведущего звена 3 при вращении подпятников в одну сторону, вращение ведомого звена l вместе с ведущим вокруг оси ведущего звена 3 и поступательное их перемещение.

Использование изобретения расширяет технологические возможности манипуля ора р и повышает его маневренность за счет наличия дополнительного вращения ведомого звена вокруг своей оси и его поступательного перемещения вместе с ведущим звеном.

Кроме того, использование электропривода для движения звеньев шарнира с приЗО менением торцовых волновых механизмов, установленных соосно подпятникам, позволяет повысить точность позиционирования выходного звена при минимальных габаритах шарнира и значительной редукции частоты вращения ведомого звена.

1140946

Составитель С. Новик

Редактор С. Саенко Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 386/13 Тираж 1050 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4