Шарнир манипулятора

 

Изобретение относился к роботостроению , в частности к шаровым гаарнирам, и может применяться для осуществления пространственного манипули- Л J гу. рования объектом, его ориентации, фиксации и управления перемещением. Целью изобретения является повышение надежности работы за счет увеличения жесткости и расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа степеней свободы. При подаче рабочей среды, например, в герметичную камеру 9, образованную корпусом 1 с опорным шлицевым сухарем 2, сегментом 4 и пятой 6, происходит поворот пяты б вместе с выходным элементом 7 по часовой стрелке. Одно или несколько положений сегмента 4 фиксируется шариковым фиксатором 19, упругий элемент которого связан с датчиком сис (Л СО СО СО О) ОО /ff .;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИН т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы

Ж

18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4155859/31-08 (22) 11.11.86 (46) 07.05.88. Бюл. Р 17 (71) Научно-производственное объединение космических исследований

AH АЗССР (72) С. А. Мамедов, С ° А. Кириллов, Г. Е. Филипенко и Е. М. Копелев (53) 621.229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 681247, кл. F 16 С 11/06, 1979. (54) ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к робото" строению, в частности к шаровым шарнирам, и может применяться для осуществления пространственного манипули1

„„SU„„1393637 А 1 (11 4 В 25 T 17/00 //F 16 С 11/06 рования объектом, его ориентации, фиксации и управления перемещением.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет увеличения жесткости и расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа степеней свободы. При подаче рабочей среды, например, в герметичную камеру 9, образованную корпусом 1 с опорным шлицевым сухарем 2, сегментом

4 и пятой 6, происходит поворот пяты

6 вместе с выходным элементом 7 по часовой стрелке. Одно или несколько положений сегмента 4 фиксируется шариковым фиксатором 19, упругий элемент которого связан с датчиком сис1393637

2 Н тъ и 2R...Í темы управления подачей рабочей среды в камеры. Аналогично осуществляется вращение пяты 6 вместе с выходным элементом 7 в перпендикулярной плоскости. Крутящий момент при вращении корпуса 1 относительно вертикальной

Изобретение относится к роботостроению, в частности к шаровым шарнирам, и может применяться для осуществления пространственного манипулирования объектом, его ориентации, фиксации и управления перемещением.

Целью изобретения является повы1 шение надежности работы .за счет увеличения жесткости и расширение функ" циональных возможностей за счет:уве I личения числа степеней свободы.

На фиг. 1 изображен шарнир манилулятора; на фиг. 2 - сечение А-А на ! фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — шарнир манипулятора в рабочем положении; на фиг.5— сечение В-В на фиг. 4.

Шарнир манипулятора содержит кор" пус 1 и жестко связанный с ним опорный шлицевой сухарь 2, в котором вы- 20 полнены каналы 3 для подвода рабочей среды. Внутри корпуса 1 установлены с возможностью вращения относительно центра сферы корпуса подпятник,, выполненный в виде сферических сегментов 4 и 5, и пята 6, жестко связанная с выходным элементом 7 — звеном манипулятора. В сегментах 4, 5 и пяте 6 выполнены лазы, образующие с внутренней поверхностью 8 корпуса

1 и сухарем 2 герметичные камеры соответственно 9, 10 и 11, 12. Рабочие поверхности 13 камер 9--12 выполнены сферическими, величины площадей которых больше величин площадей проти" 35 воположных поверхностей 14 и определяются следующим образом: где Б, — площадь рабочей поверхности 13, оси передается выходному элементу 7 через опорный шлицевой сухарь 2 на сегменты 4, 5 и пяту 6. При равенстве давлений в герметичных камерах осуществляется фиксация шарнира ° ! з.п. ф-лы, 5 ил, 2

Б — площадь плоской поверхности !4;

R — радиус сферической поверхности, Н вЂ” высота сферической поверхности

Это обеспечивает большую величину давления среды на рабочую поверхность 13, чем на поверхность 14, и, следовательно, поворот выходного элемента 7 в определенном направлении и большую силу, воздействующую на элемент 7.

В пяте 6 выполнено отверстие 15, в котором с возможностью вращения и обеспечения герметичности установлена ось 16. указанное конструктивное решение позволяет обработать шлифованием торцевые поверхности пяты и подпятников и обеспечить плотность их контактирования, Ось 16 имеет на концах лыски 17, контактирующие с гнездами 18,, выполненными в сегментах 4 и 5, что устраняет самопроизвольное вращение сегментов при выходе их из взаимодействия со шлицем и обеспечивает надежность последующего сочленения. В двух взаимно перпендикулярных плоскостях между корпусом 1, сегментом 4 и пятой б установлены шариковые фиксирующие устройства 19. Фиксирующее устройство 19 имеет трапецеидальное отверстие 20, выполненное в сегменте 4 и пяте б, отверстие 21, выполненное в корпусе 1, шарик 22, установленный одновременно в трапецеидальном отвер" стии 20 и отверстии 21, и запертый осью 23 с пружиной 24, жестко„связанными между собой. Пружина 24 закреплена на корпусе 1 винтами 25 и имеет пазы 26 с двух сторон для обеспечения работоспособности. Для креп1393637 ления шарнира корпус снабжен наконечником 27.

Шарнир манипулятора работает сле-. дующим образом.

При подаче рабочей среды в камеру

9, например, связанную с магистралью высокого давления, и диаметрально противоположную камеру 10 связанную с магистралью низкого давления, давление среды воздействует на рабочую поверхность 13 и противоположную поверхность 14. Давление среды на рабочую поверхность 13 оказывается значительно большим, ввиду большей площади ее поверхности, выполненной сферической, и сегменты 4 и 5 вместе с пятой 6 стремятся повернуться по часовой стрелке. Трапецеидальные отверстия 20, преодолевая сопротивление пружины 24, загоняют шарики 22 в отверстия 21, деформируя пружины 24, которые скользят пазами 26 по винтам 25. Происходит вращение сегментов 4, 5 и пяты

6 вместе с выходным элементом 7. На корпусе 1 установлен датчик (не по,казан), управляющий системой подачи рабочей среды и взаимодействующий с пружиной 24, деформация которой используется на включение, выключение или регулировку давления рабочей среды. При подаче давления среды в камеру 11 пята 6 вращается в направлении, перпендикулярном предыдущему.

Движение в обратном направлении происходит до западания шарика 22 s отверстие 20, которое может быть выполнено в любой точке угла поворота выходного элемента 7. В зависимости от технологического процесса может быть выполнено два и более трапецеидальных отверстий 20, по направлению вращения и по дуге.

Рабочая среда может быть подана одновременно или с интервалом времени в камеры, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях, и можно получить необходимое пространственное перемещение объекта.

Фиксация элемента 7 обеспечивает— ся постоянством сил давления рабочей среды в камерах. Крутящий момент подвижному элементу 7 при вращении

5 корпуса 1 вокруг вертикальной оси передается через опорный шлицевой сухарь 2 на подпятник 4, 5 и пяту 6.

Крутящий момент выходному элементу 7, находящемуся в наклонном положении, передается при повернутом подпятнике 4, 5 вместе с пятой 6.

Формула изобретения

1. Шарнир манипулятора, содержащий полый корпус, внутри которого расположен опорный шлицевой сухарь, подпятники, выполненные в виде сфери20 ческих сегментов, имеющих гнезда и пазы, взаимодействующие с опорным сухарем и образующие с поверхностью корпуса герметичные камеры для рабочей среды, пяту, контактирующую с под25 подпятниками и с опорьм ш ицев сухарем, жестко связанную с выходным элементом и выполненную в виде диска, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы

30 за счет увеличения жесткости и расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа степеней свободы, он снабжен осью, на торцах которой выполнены диски; образующие соединения с гнездами подпятников, при этом пазы этих подпятников выполнены сферическими, площадь каждого паза больше площади противоположной поверхности герметичной камеры, 40 причем в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось симметрии шарнира, между корпусом, подпятниками и пятой установлены дополнительные фиксаторы, упругие эле45 менты которых выполнены в виде плоских пружин, установленных на корпусе.

2. Шарнир поп. 1, отличаю шийся тем, что он снабжен системой управления подачей рабочей ч0 среды в герметичные камеры, имеющей датчики, связанные с упругими элементами фиксаторов.

1393637!

393637

zz

82

Щт5

Составитель А. Уваров

Редактор И. Николайчук Техред М.Ходанич Корректор М Пожо

Заказ )920/16 Тираж 908 Подл исно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4