Редукторная головка для манипуляторов

 

Изобретение относится к машиностроению . Цель изобретения - расшир ние функциональных возможностей редукторной головки для манипулятора за счет обеспечения вращения последнего звена без необходимости вращения при этом первого звена вокруг своей оси. Для этого редз торная головка имеет три концентрично расположенные друг относительно друга приводные вала . Посредством этих валов можно осуществить четыре различных вращательных движения: вращение первого звена 1 головки вокруг оси приводных валов, вращение среднего звена 2 относительно первого звена 1 вокруг первой наклонной оси 7, вращение последнего звена 3 головки относительно среднего звена вокруг второй наклонной оси 8 и вращение инструментодержателя 4 в пределах последнего звена 3 головки . 6 з.п. ф-лы, 14 ил. О)

союз советсних соамлистичесних

РЕСПУБЛИН (5D 4 B 25 Л 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4027874/25-08 (22) 18.07.86 (31) Р 3525806.3 (32) 19.07,85 (33) ВЕ

:(46) 30.08.88. Бюл. В 32 (71) Кука.Швейсанлаген унд Роботер

ГмбХ (0Е) (72) Эрнст Циммер (0Е) (53) 62-229.?2 (088 .8) (56) Заявка ФРГ В 3428748, кл. В 25 J 17/00, 1985. (54) РЕДУКТОРНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ МАНИПУЛЯТОРОВ (57) Изобретение относится к машино. строению. Цель изобретения - расшир ние функциональных возможностей ре- .

„,Я0„„142125О А 3 дукторной головки для манипулятора за счет обеспечения вращения послед" него звена беэ необходимости вращения при этом первого звена вокруг своей оси. Для этого редукторная головка имеет три концентрично. расположенные друг относительно друга приводные вала. Посредством этих валов можно осуществить четыре различных вращательных движения: вращение первого звена

1 головки вокруг оси приводных валов, вращение среднего звена 2 относительно первого звена 1 вокруг первой наклонной оси 7, вращение последнего звена 3 головки относительно среднего звена вокруг второй наклонной оси

8 и вращение инструментодержателя 4 в пределах последнего звена 3 головки . 6 s.ï. ф-лы, 14 ил.

1421250

Изобретение относится к машиностроению, а. именно к редукторным головкам для манипуляторов, Целью изобретения является расши5 рение функциональных возможностей редукторной головки для манипулятора за счет обеспечения вращения последнего звена без вращения первого звена вокруг своей оси. 1О

На фиг.1 изображена схема предлагаемой редукторной головки в вытянутом положении, вид сбоку, на фиг.2то же, с косо расположенной выходной частью, вид сбоку; на фиг.3 - то же, при повороте последнего звена на угол

2в(; на фиг.4 — то же, при повороте среднего звена на угол e, на фиг.5то же, ° в вытянутом положении с разными углами наклона осей, на фиг,6— то же„ с точкой пересечения наклонных осей в плоскости чертежа; на фиг.7—

1 то же, с расположением осей вне плоскости чертежа; на фиг.8 - -о же, с пересечением осей на оси привода, на 25 фиг.9 — то же, в вытянутом положении

1 при наклонном положении выходной оси; на фиг. 10 — то же, с точкой пересечения наклонных осей в плоскости чертежа, вид сбоку; на фиг.11 — то же„ вид 0 сверху; на фиг. 12 — привод фланцевого диска с коаксиальным расположением выходной оси с осью привода; на фиг.13 — то же, с параллельным"-расположением выходной оси с осью привода; на фиг.14 — то же, с наклонным распо: ложением выходной оси к оси привода.

Редукторная головка для манипуляторов образована тремя звеньями; первым звеном 1, средним звеном 2 и последним звеном 3..

При управлении с помощью вычислительной машины имеется неоднозначностхь в том случае если инструменто» держать и фланцевйй диск 4 уста-,5 новлеиы на последнем звене 3 редукторной головки с возможностью вращения вокруг выходной оси 5, расположенной соосно с осью 6 привода (фиг.1), В этом случае поворот инструментодержателя вокруг выходной оси 5 мог

5Î бы быть реализован также путем вращения первого звена 1 редукторной головки вокруг оси 6 привода. В такой ситуации указанная неоднозначность может быть устранена только в том случае, если первое звено 1 головки установить без возможности вращения вокруг оси 6.

Позициями 7 и 8 обозначены наклонные оси поворота, вокруг которых происходит относительное движение вращения среднего звена 2 головки по отношению к первому и последнему звеньями 1 и 3.

На фиг.2 показана одна из возможностей устранения такой неоднозначности за счет того, что выходная ось

5 установлена наклонно под острым углом к оси 6 привода. Предпочтительно, чтобы выходная ось 5 пересекала точку 9 пересечения двух наклонных осей 7 и 8, чтобы облегчить расчет перемещений. Позициями 10 и 11 обозначены конические зубчатые колеса для привода фланцевого диска 4. Если необходимо вращательное движение инструментодержателя вокруг оси 5, то ясно, что для этого не нужно включать привод первого звена 1 редукторной головки, следовательно неоднозначность устраняется, Последнее звено 3 редукторной го-, ловки (фиг.3 и 4) поворачивается относительно оси 6 привода на угол 2сб, при этом используются различные приводы вращения. В первом случае пос.— леднее звено 3 редукторной головки поворачивается на 180 С относительно неподвижного- среднего звена 2. Во втором случае среднее звено 2 с последним звеном 3, остакщимся в одном и том же положении по отношению g среднему звену 2, поворачивается на

180О относительно первого звена 1 редукторной головки. Имеющаяся в результате этого неоднозначность может быть устранена посредством одного из вариантов редукторной головки (фиг.5>1) .

Углы Ы„и Ы (фиг. 5) расположения обеих осей 7 и 8 неравны, поэтому их точка 9 пересечения будет распола» гаться с боковым смещением из положения симметрии на фиг.1. Таким образом, одинаковый поворот звеньев 2 и

3 головки приводит к отличающимся друг от друга угловым положениям.

На фиг.6 показано, что наклонная ось 7 выходит наклонно из плоскости чертежа таким образом, что точка 9 пересечения обеих наклонных осей 7 и 8 остается в плоскости чертежа.

Зллипс 12 символизирует наклонную плоскость вращения, вдоль которой оба звена 1 и 2 редукторной головки сопрягаются друг с другом, 1421250

На фиг.7 показан вариант конструкции, согласно которому обе наклонные оси 7 и 8 наклонно отходят от плоскости чертежа. Точка 9 пересечения наклонных осей 7 и 8 может лежать в стороне от оси 6 или в плоскостичертежа.

Значительное облегчение расчета автоматического управления перемещением обеспечивается в том случае ес( ли точка пересечения 9 наклонных осей 7 и 8 лежит на оси 6 и если выходные оси 5, 5 и 5 " пересекают ( эту точку 9 . Чтобы быпо более понят- 15 но (фиг.8-11) выходная ось 5 имеет также обозначение 5, если она распо ложена соосно с осью 6 привода и пересекает точку 9 (фиг.8-10), она получает обозначение 5", если образует 20 с осью 6 привода угол, также пересекая при этом точку 9 (фиг.9 и 10) .

Наклонные валы 7 и 8 в первом и последнем звеньях 1 и 3 располагаются с таким боковым смещением, при котором Zg они пересекаются на оси 6 привода.

На фиг.9 дополнительно показано наклонное положение выходной оси 5 относительно оси 6 привода, что (как уже было сказано) устраняет неоднозначность управления этими осями. Ось

5 может перекрываться .осью 8 и в (( этом. случае обозначается позицией

5, что с одной стороны равносильш но сокращению передающих элементов, и, следовательно, конструктивных затрат, а с другой стороны — уменьшению диапазона перемещений, которого однако вполне достаточна в большинстве случаев. В результате соосности осей (((40

8 и 5 не возникает неоднозначности при управлении с помощью вычислительной машины, так как при одновременной кинематической связи осей 7 и 8 последняя в качестве отдельной оси не имеет никаких функций.

Предполагается, что оси 6,7,8,5, 5" и 5" (фиг.8 и 9) в вытянутом положении редукторной головки лежат в плоскости чертежа. В варианте, показанном на фиг.8, неоднозначность

50 еще не устганена. Но как известно из фиг.6 и 7 эта. чеоднозначностьможет быть устранена с помощью осей 7 и 8, наклонно выходящих из плоскости чертежа. На фиг.10 и 11 показана редукторная головка, вид сбоку и вид сверху, но при этом отдельные звенья 1,2 и 3 головки имеют выступающие в стороны части корпуса для расположения наклонных осей 7 и 8, выходящих из плоскости чертежа назад и вперед, а точка 9 пересечения наклонных осей

7 и 8 лежит в плоскости чертежа и является общей конечной точкой для осей

6 и 5 и 5 . Кроме того, выходная (( ось 5 расположена наклонно, вследствие чего она не лежит на одной оси с осью 6 привода в плоскости чертежа и, следовательно, не возникает неоднозначность при управлении с помощью вычислительной машины, Показанная на фиг.8-11 точка 9 пересечения осей 6,7,8,5.,5" и 5 может бьггь центром шарового или карданного шарнира 13, с помощью которого ось 6 привода подвижно соединяется с выходной осью 5,5 " и 5 "

Шаровой или карданный шарнир 13 может бьггь выполнен в различных модификациях.

На фиг.12-14 показаны варианты вьг полнения привода фланцевого диска 4.

Выходная ось 5 (фиг.12) расположена коаксиально, а на фиг„13 — параллельно с осью 6 привода. Точка 9 пересечения осей 7 и 8 является общим конечным пунктом осей 6 и 5, 5" и ((1(5, Наклонное положение ведомого вяла 14, расположенного на оси 5 " и 5" является предпочтительным в манипуляторах с контурным управле» нием, для того чтобы устранить неоднозначности. Внутренний приводной вал

15 через конические зубчатые колеса

16 и 17 соединен с полым валом 18, который чере"- редуктор 19 связан со средним звеном 2 головки. Среднее звено 2 посредством конических зубча" тых колес 16 и 17 вращается вокруг оси 7 поворота, Звено 2 посредством подшипников 20 установлено на первом звене 1 и расположено в плоскости, перпендикулярной оси 7 поворота.

Внешний прцводной вал 21 через редуктор 22 непосредственно воздействует на первое звено 1 головки, которое расположено соосно с кронштейном

23 и установлено на нем с возможностью вращения. Все редукторы 19, 24, 22 и 25 pacr.оложены с выходной стороны, в результате чего обеспечивается беззазорная, компактная и малогабаитная конструкция редукторной голови. Редукторы l9, 24, 22 и 25 харак теризуются редукцией с большим понижением. Вдоль второй наклонной оси 8

1. Редукторная головка для манипуляторов, состоящая из трех звеньев, последовательно расположенных на наклонных одна относительно другой осях привода, выполненного из трех концентричных приводных валов, кинематически связанных с соответствующим звеном, причем их кинематические цепи проходят вдоль наклонных осей и имеют редукторы с большим понижением, а оси каждого звена при раздвинутом положении редукторной головки образуют с продольной осью головки острые угль1, открывающиеся в противоположные направления, о т л и ч а ю щ а, я с я тем, что, с целью распирения функциональных возможностей за счет обеспечения вращения последнего звена без вращения первого звена вокруг своей аси, она снабжена приводным узлом, расположенным в последнем звене и выполненным в виде ведущего вала, установленного в последнем звене редуктора, и фпанцевого диска, установленного в этом звене = возможностью поворота посредством редуктора, а кинематическая цепь, соединяющая среднее и последнее звенья, состоит из полью валов, имеющих на своих концах конические зубчатые колеса, образующие зацепление, и в полости этих валов раз5 14212 поворота расположен полый вал 26, который через конические шестерни 27 и

28 соединен с предшествующим ему палым валом 18. Полый вал 18 через редуктор 19 с большим понижением, который установлен на первом звене 1, приводит среднее звено 2 во вращение вокруг наклонной оси 7. Другой полый вал 26 редуктором 24 с большим понижением опирается на среднее звено 2 и приводит последнее звено 3 во вращение вокруг второй наклонной оси 8.

Оба редуктора 19 и 24 имеют одинаковую степень понижения и предпочтительно расположены относительно один другого, вследствие чего прилегающие друг к другу звенья 2 и 3 головки при вращении полых валов 18 и 26 со. вершают одновременное но противопоУ

20 ложное по направлению вращательное движение.

Таким образом, с помощью полых валов 18 и 26 можно провести приводную кинематическую цепь, котоРая начинается от центрального приводного вала 27 и через расположенные внутри промежуточные валы 28 и 29 и конические пары колес 30,31 и 10 11 воздействуют на ведомый вал 14, установ30 ленный на последнем звене 3 головки посредством редуктора 25 с большим понижением. Благодаря этом приводится во вращение фланцевый диск 4, который с помощью подшипника 32 уста- новлен на последнем звене 3 головки и снабжен инструментодержателем.

Последнее звено 3 головки посредством подшипника 33 установлено с возможностью вращения на среднем звене 2, которое посредством подшипника

34 также установлено на первом звене

1. Промежуточный вал 29 с выходной стороны через подшипник 35 установлен на последнем звене 3 головки, а с приводной стороны посредством под- 45 шипника 36 — на полом валу 26„ который, в свою очередь, посредством под-. шипника 37 установлен на среднем звне 2 головки.

На фиг.12 точка 9 пересечения на - 50 клонных осей (фиг. 12) предусмотрена в стороне от оси 6 привода, но точка

9 пересечения может также лежать и на оси 6, как это. показано на фиг.13, ., В этом случае смещение промежуточного 55 звена 38 осуществляется с помощью фланцевых элементов 39 и 40.

Следствие этого является боковое смещение ведомого вала 14 параллель50 6 на оси б привода. Если это необходимо предотвратить, например, для случая позиционного управления, то в заднем звене головки можно предусмотреть обратное смещение 4 1 при установке ведомого вала 14, которое компенсирует боковое смещение и, следовательно, обеспечивает та, что ведомый вал 14 в вытянутом положении редукторной головки будет располагаться соасно с осью б привода„ На фиг. 14 показан привод фланцевого диска для манипуляторов с контурным управлением, обеспечивающий устранение неоднозначности, при котором предпочтительно наклонное положение выходной оси 5"

Выходная ось 5 (фиг. 14) получается благодаря обратному смещению 41 ведомого вала 1- в соответствии вариантом,показанным на фиг.13, Иаклон выходной оси 5" относительно оси 6 привода может быть не только направлен вниз (как показано на фиг.14), на и вверх, что обозначено штрихпунктиром.

Формула и з о б р е т е н и я

1421250 мещена кинематическая цепь привода

Э. флайцевого диска, при этом два иэ трех звеньев редукторной головки, предпочтительно среднее и по леднее, связаны с одним из трех приводных валов.

2. Головка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что кинематическая связь среднего и последнего звеньев осуществляется через установленные в среднем звене редукторы, связанные соответственно с полыми валами этого звена.

3. Головка по пп.1 и 2, о т л ичающая с я тем, что, с целью устранения неоднозначности при компьютерном управлении, ось ведущего вала приводного узла расположена наклонно по отношению к оси привода, а острые углы, образованные наклоном обеих осей среднего звена редукторной головки, не равны по величине.

4. Голонка по пп.1-3, о т л и ч аю щ а я с я тем, что при наклонном положении ведущего вала приводного

5 узла его ось проходит через точку пересечения обеих наклонных осей среднего звена, 5. Головка по пп.1-4, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, по меньшей ме1ð ре одна из двух наклонных осей среднего звена расположена в плоскости, наклонной к плоскости чертежа.

6. Головка по пп.1-5, о т л ич а ю щ а я с я тем, что при распо15 ложении обеих наклонных осей вне плос" кости чертежа их точка пересечения лежит в плоскости чертежа.

7. Головка по пп.1-6, о т л и ч аю щ а я с я тем, что точка пересече20 ния наклонных осей среднего звена с осью привода и с осями выходного sana приводного узла является центром шарового или карданного шарнира, соединяющего оси.

1421?50

1421250

l42l 250

pL(., f2

-- 25

$ о

Составитель И.Бакулина

Техред М.Моргентал Корректор H.Èóñêà

Редактор Ю.Середа

Заказ 4336/59

Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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