Головка передачи для манипуляторов
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в головках передачи для манипуляторов. Цель изобретения - упрощение программного управления движением последнего звена за счет компенсации движений средних звеньев головки. На стреле 1 установлено первое звено 2 с возможностью поворота вокруг продольной оси 3. На первом звене 2 установлено среднее звено 4 с возможностью поворота вокруг косой оси 5. Конечное звено 6 установлено на среднем звене 4 с возможностью поворота вокруг косой оси 7. Носитель инструмента 8 может быть попеременно установлен неподвижно или с возможностью поворота на конечном звене 6 головки. Приводные валы кинематически связаны с соответствующим звеном и носителем инструмента. Кинематические цепи проходят вдоль наклонных осей и включают размещенные в полостях звеньев редукторы и полые валы, на концах которых размещены конические зубчатые колеса. Передаточное отношение редуктора между конечным звеном головки и средним звеном головки отличается от передаточного отношения редуктора между средним звеном головки и первым звеном головки одним оборотом. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (ll) (51) 4 В 25 3 17/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ПАТЕНТУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ, СССР! (21) 4028673/40-08 (22) 18 ° 12. 86 (31) P 3545068.1 (32) 19,12.85 (33) DE (46) 23,11.89 ° Бюл. H 43 (71) Кука Швейсанлаген унд Роботер
У ГмбХ (DE) (72) Эрнст Циммер (ЭЕ) (53) 62-229. 72 (088.8) (54) ГОЛОВКА ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ МАНИПУЛЯТОРОВ (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в головках передачи для манипуляторов.
Цель изобретения - упрощение программного управления движением последнего звена за счет компенсации движений средних звеньев головки. На стреле 1 установлено первое звено 2 с возмож ност ью поворота вокруг продольной
2 оси 3. На первом звене 2 установлено среднее звено 4 с возможностью поворота вокруг косой оси 5. Конечное звено 6 установлено на среднем звене 4 с воэможностью поворота вокруг косой оси 7. Носитель инструмента 8 может быть попеременно установлен неподвижно или с возможностью поворота на конечном звене 6 головки, Приводные валы кинематически связаны с соот ветст вующи м э ве ном и носит елем инструмента. Кинематические цепи проходят вдоль наклонных осей и включают размещенные в полостях звеньев редукторы и полые валы, на концах которых размещены конические зубчатые колеса. Передаточное отношение редуктора между конечным звеном головки и средним звеном головки отличается от передаточного отношения редуктора между средним звеном головки и первым звеном головки одним оборотом. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
152 «801!
i.:.,Г:с i =«!Не относи гсл к робототех-! и!се >1 >ложет быть использовано в голонках передачи для манипуляторов.
iI.:1,; зобретенил - упрощение программ« ого управления движением послед. .5 него звена за счет компенсации дви>::l1!! средних звеньев головки. !!а фиг ° 1 схематично изображена голо", Га передачи для манипуляторов
I-, Бьij! I»«!yTOh! положении e= частей, л :оку; на фиг. 2 — головка с симLi. . . I ..: кил! изображением кинематичесБертикальный разрез; на
1;г . 3 - 8 — упрощенное изображение
15 и >-. -l I Iccêl.х цепей R области сред«>е> 0,I рвогo звеньев головки передач>1, >р, Б II .,1 г ь!НОГ>«>ения . ! с>1oзка передачи имеет основной
«!Бс ;".,>. >1 .> IГ> Б> Бит >!а «lи пулятора > напри 20
>ер стр лу 1, 1!3 котором установлео Б.рэоэ звено 2 с БоэможностblO по-, Бо!>033 вокруг продол ° !10й (основной) ос,, 3. 1!3 первом зББ! 2 головки усI, I а Io!3. Б !с) ср> днев 3Бс. 10 I с БОэмож 25 ностью поворота вокруг касс и оси 5.
I;c и.. !Иэс 3(>C«10 6 устаноБлс:lio на сред«!ОМ ЗБЕ«1Е 4 С БОЗМОж«!ОСТЬ!!> ПоворОта
Бс>«сруг косой оси 7, носитель 8 ин .. Тр у> .с!>та может б« lт ь «>o«11 >Б>янно > c
0 та> Н БЛГ11 «1ПОДБ>1»11!О I!ЛИ г031!0»>10 по "opoTa 1!а ..0«!е-! ->о>! звене 6 г ЛОБ" .: г -, -дач11. В cë (÷ае уста I!ОБ
Cl ! >! «!1 . " >.! 1,".CTP„:; .: ITB C БОЗ>1С>("
:.Т>: 1 3...,;:!3- с:гî ocl- Бращен,IR
ПРС !>"".С -! :1T ÑË « " . "C Ãа НБ :.:.1 ББЮТ СОСС
110 .,)0>JО !- > . 1 О. >, > °
1;с -..- Б ос;1 g 1>, "..та«!свлснь! так, « -с ни с гродс>.>>ь«-10>: с сью ",:т.)разуГ О.TPI!!1 УГ ОП O. » Д I;>!C>>!НО 1 1«;>
>0 1; Э УГЛЫ с- ОТКРЫББ,БГСЛ Б !. POiИБСПО ло;;., ых напра Бдениях. 1>сли 3ББ« ьл 4
1! . 1 0 10 Б !<>! Гь)1) БД«1 ци Гк> !) >P .1 !11 «!с! ют сл
,>у г !
-15 и IcT!)óMoíòà. направлен,>с. дейст Бил но Гс рогG можно Осущ! c > I)JII- i «:,>>Б>! е Б противоположном направлении трелы 1.
При этом острые углы могут быть раэл11ч ной величины, на при нег>,4, и 1, В стреле 1, а так>1<е на входной
cTop0«I0 пераог0 звена 2 гол.)Бк«1 передаi>11 прсдусмотрень! Iiol>i,= !трично уста1, Бленные притод«!ь>е Балы 9 1 10, !Iару..; ьй Пр«!БСдНОй Вап 9 ПрИБОдится Б д",йсГБ«е чсрез пару ц;л !> дрических 55 зуб >атых колес 11 и 12 энсцентричным
lip!;30gным BP 10>1 1, Такой приводной
Бал 9 .!р>>Боди«Б действие через Бысокопонижающую передачу (редуктор) 14 первое 33ehio 2, установленное на стреле 1 с воэможностью поворота.
Расположеннь!й внутри приводной вал 9 приводит в действие через пару конических зубчатых колес 15 косой вал 16, пару конических зубчатых коJ.ec 17, косой вал 18 и через пару конических зубчатых колес 19, привод"ной вал 20, с которым соединен носитель 8 инструмента.
Установленный внутри приводной вал 10 приводит в действие через пару конических зубчатых колес 21 косой полый вал 22, а пара конических зубчатых колес 23 - косой полый вал 24.
Оба полых вала 22 и 24 установлены в среднем звене 4 головки с возможностью поворота и соединены с высокопонижающими передачами 25 и 26. Понижающая передача 25 опирается íà первое звено 2 головки и приводит в действие, например в соотношении редукции Х, среднее звено 4 головки °
Понижающая передача 26 опирается на среднее звено 4 головки и с редукцией Х-1 приводит Б действие конечное звено 6 головки, кроне того, при пр«>I Iepe выполнения л Бляетсл Бажныл1 то, что напоавление 27 вращения Ко» нечногo звена 6 головки противополож" но стносительно направлению 28 вращснил косого пологo вала, приводл>.;cс Б действие это конечное звено 6 головки. Такая pa3110cT t соотношения г;о!!имения обеих понижающих передач
25 и 26, а также правильный выбор
1!БпГ>аллени,", вращения отдельных валов и частей головок приводит к тому что !
3:-." ьл ч и 6 головки выполнлют те же са,!.Ip, большие вращательные движения, хотл О! и приводятсл B действие сов-! >..ст«!ь!Н«1 пр вод ными валами и БыпОлнл ют этнос«>гсль«10 друг друга движение.
В II!3!»I@pe «>ыпОл«!е«>ит1 согласнО
>)1 г. J следует приводить Б движение
«oc T eJ! I, 8 нефиг. 1 и 2) . Вследствие это о установленные внутри косые валы 16 и соединены друг с другом р парой 17 конических зубчатых колес.
При пон"»!Бю««1е>1 передаче 25 стальное кольцо 29 опирается на первое звено 2 головки, стальное кольцо 30 приводитсл Б действие с редукционным соотношением 100:1, исходя из числа зубьев 200 при стальном кольце 29 и числе зубьев 202 при стальном кольце 30.
5 152480
Косые полые валы 22 и 24 соедине" ны друг с другом парой 23 конических зубчатых колес так, что они вращаются в одинаковом направлении ° Изображенная на этом участке полого вала
22 или 24 стрела может показывать в направлении часовой стрелки.
Другая понижающая передача 26, аналогичная понижающей передаче 25, установлена так, что стальное кольцо
30 установлено на среднем звене 4 головки, причем стальное кольцо 29 приводится в действие ° Исходя иэ приведенного числа зубьев имеется при этом 1 редукция 100:1, однако с той разницей, что ведомая передняя часть 6 головки вращается в противоположном направлении относительно полого вала 24.
Таким образом, полые валы 22 и 24, а также среднее звено 4 головки вращаются в одинаковом направлении, а конечное звено 6 головки вращается в другом направлении. Компенсация различных редукционных соотношений получается эа счет того, что при относитель ном движении звеньев 4 и 6 головки конические зубчатые колеса 23 обкатываются корригирующе. Это поясняется тем, что в случае, если полый вал
22 установлен неподвижно, а среднее звено 4 головки вращается вокруг косой оси 5, то осуществляется поворот косого полого вала 24 вследствие обкатывания пары 23 по неподвижному коническому зубчатому колесу. Дополнительный поворот полого вала 24 приводит к тому, что звенья 4 и 6 головки действительно осуществляют вращательным движением одинаковой величины, хотя в обратном направлении .
В примере выполнения согласно фиг.1 намерено создать одинаковое направление вращения звеньев 4 и 6 головки. Понижающая передача 25 (фиг.3) опирается через стальное кольцо 29 на первом звене 2 головки, что приводит к редукции 101:1 с тем, что полый вал 22 и среднее звено 4 головки вращаются в одинаковом напра влении.
Между средним звеном 4 головки и конечным звеном 6 головки установлена понижающая передача 26 (фиг. 3), где стальное кольцо 30 опирается на среднее звено 4 головки. Вследствие этого получается редукция 100:1 в противоположном направлении от полого вала
24 и конечного звена 6 головки. Однако чтобы получат ь оди на ковое напра в1 6 ление вращения обоих звеньев 4 и 6 головки (фиг.4), предусмотрено размещение промежуточного зубчатого колеса 31, держащего на расстоянии друг от друга колеса пары 23 конических зубчатых колес и установленного в опоре 32 среднего звена 4 головки °
В данном случае осуществляется компенсация движения вращения среднего звена головки 4 так, что звенья 4 и
6 головки осуществляют вращательное движение с одинаковой величиной и в одном направлении.
В примерах выполнения согласно фиг. 5-8 носитель 8 инструмента на конечном звене 6 головки не должен быт ь выполнен с возможност ью поворота °
Из этого следует, что угловая передача 23 может также быть иначе размещена (фиг. 3 и 4) .
Как показывают стрелы на валах 22 и 24 (фиг.5) зти валы вследствие размещения пары 23 конических зубчатых колес вращаются в противоположном напра влении.
В примере выполнения согласно фиг.5 предусмотрено одинаковое направление вращения звеньев 4 и 6. Это достигается за счет того, что при понижающей передаче 25 стальное кольцо
29 неподвижно установлено на первом звене 2 головки, вследствие чего приводится в дейст вие среднее звено 4 головки в одинаковом направлении вращения по сравнению с направлением вращения вала 22 с редукцией 100:1.
Вал 24 вращается относительно вала
22 s противоположном направлении.
Однако поскольку при понижающей передаче 26 стальное кольцо 30 установлено неподвижно на среднем звене 4, получается изменение направления вращения в редукционном соотношении
100:1 с тем, что звенья 4 и 6 головки вращаются в одинаковом направлении и компенсируется собственное движение среднего звена 4 головки.
В примере выполнения (фиг.6) звенья 4 и 6 вращаются в противоположном направлении, причем однако при обеих понижающих передачах 25 и 26 стальное кольцо 29 следует устанавливать неподвижно. Для того, чтобы в данном случае получать одинаковое по величине вращение звеньев 4 и 6 головки, редукция в одной из обеих волновых передач незначительно изменяется. Стальное кольцо 30 пони1524801 жающей передачи 25 содержит согласно приведенному примеру выполнения
204 зубья, в то время как стальное кольцо 29 содержит только 202 зуба.
Вследствие этого получается следующая редукция:
i = Ес / (Е с, -Е ) = 204/ (204-202) =
102.
Понижающая передача 25 по сравнению с понижающей передачей 26 имеет пониженную на один оборот редукцию.
При этой понижающей передаче 26 сталь зе кольцо 29 неподвижно устаl5 на: ено на средней части головки, что приводит к редукции 101:1 при один; :-:швом направлении вращения Вала 24> с передней частью звеном 6 головки.
Б примере выполнения (фиг.7) сле20 дует достичь того же эффекта анало-., гично фиг. 6 за счет того, что зве- нья 4 и 6 должны вращаться в противоположном направлении. В отличие от фиг. 6 используют понижающую передачу согласно фиг. 3 с тем, что среднее звена 4 гоповки вращается в одном направлении с валом 22 при редукции
101:1. Иежду колесами пары 23 конических зубчатых колес B данном слу ае также установлено промежуточ" ное . .убч;тое колесо 31. Понижающая перс,,ачл 26 установлена так, что стагьное колесо 30 неподвижно установлено в среднем звене 4 головки °
Вследствие этого получается редукция 100:1 с противоположным направлением вращения вала 24 и конечного э зена 6 головки. Компенсация осуществгястсл промежуточным зубчатым коле- 40 сом 31.
Ссгласно фиг. 8 звенья 4 и 6 головки вращаются в одинаковом направгении. При этом понижающая передача
25 снабжена повышенным количеством зубьев. Стальное кольцо 30 содержит
204 зуба, а остал ьное кол ь цо 29
202 зуба. При понижающей передаче 26 стальное кольцо 29 также неподвижно установлено на среднем звене 4 голов- 50 ки . Компенса ция та кже осущест вляется промежуточным зубчатым колесом 31, причем и в данном случае видно, что вал 24 и конечное звено 6 головки вращаются в одном направлении. 55
Принцип действия во всех примерах выполнения согласно фиг. 2-8 сохраняется, если стальное кольцо 29 и стальное кольцо 30 каждой понижающей передачи 25 и 26 заменяют друг другом, вследствие чего понижающая передача
25 получает редукцию X-1, а понижающая передача 26 получает редукцию X.
В этом случае звенья 4 и 6 головстк вращаются противоположно изображеннымм на фиг. 2-8 направлениям вращения.
Вместо волновых дифференциальных передач можно также испольэовать понижающие передачи одинакового или подобного принципа действия, например, планетарные передачи.
Формула и зобр ет ения
1. Головка передачи для ма ни пуляторов, состоящая из трех звеньев, последовательно расположенных друг за другом на наклонных относительно одна другой осях, а оси каждого звена при раздвинутом положении головки передачи образуют с продольной осью этой головки острые углы, открывающиеся в противоположные направления, и привода, выполненного иэ <онцентричных приводных валов, кинематически связанных с соответствующим звеном и носителем инструмента, размещенным на конечном звене, причем их кинематические цепи проходят вдоль наклонных осей и включают размещенные в полостях звеньев редукторы и полые валы, на концах которых размещены конические зубчатые колеса, образующие зацепления, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью упрощения программного управления движением последнего звена за счет компенсации движений средних звеньев головки, передаточное отношение редуктора между конечным звеном головки и средним звеном головки отличается от передаточного отношения редуктора между средним ,звеном головки и первым звеном головки одним оборотом, причем коническая передача предназначена для компенсации разности передаточных отношений этих редукторов, 2. Головка по и. 1, о т л и ч а" ю щ а я с я тем, что в качестве редуктора она содержит волновую дифференциальную передачу, 1524803
1524801
1524801
Составитель И. Бакулина
Техред М.Ходанич Корректор Л. Бескил
Редактор А. Мотыль
Эаказ 7057/58 Тираж 778 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д ° 4/5
Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101
