Шарнир манипулятора

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шарнирных узлах промышленных роботов с высокой точностью позиционирования выходного звена, оснащенных контурной системой управления Целью изобретения является повышение долговечности, а так же точности позиционирования за счет уменьшения деформации ведомого звена под нагрузкой и устранения люфтов в кинематических цепях При вращении выходного вала привода 3 движение передается через коническую зубчатую передачу 4 на генераторы волн 8 торцовых волновых передач Бегущая волна деформации торцовых и гибких колес 10 вызывает вращение корпуса ведомого звена шарнира Причем при настройке шарнира вращением эксцентриков 13 обеспечивают относительный разворот жестких колес 11 и устраняют зазоры в кинематической цепи. При движении корпуса ползун 20 перемещаясь по плоской упругой одновитковой спирали 18, изменяет частоту колебаний, задаваемую генератором 16 свободного конца спирали 18, связанного со щупом частотомера По величине частоты колебаний спирали 18 оценивают положение ведомого звена по отношению к ведущему 1 з п ф-лы, 4 ил (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 I ) 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

27

1б

17

10 и2 1 21 23

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632666/08 (22) 05.01.89 (46) 15.01.91, Бюл. № 2 (71) Московский станкоинструментальный институт (72) А.А.Уваров, Л.А,Кудрявцев, М.Г.Косов и А.Н.Давыскиб (53) 62.229,7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹885002,,кл. В 25 J 17/00, 1978.

Патент США ¹ 4552.504, кл. F 16 Н 33/00, опублик. 1982. (54) ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шарнирных узлах промышленных роботов с высокой точностью позиционирования выходного звена, оснащенных контурной системой управления. Целью изобретения является повышение долговечности, а также точности позиционирования за счет. Ж 1620301 А1

В 25 J 17/00 (PP а „ gQg@

" - -:" г." -:Иа ящ уменьшения деформации ведомого звена под нагрузкой и устранения люфтов в кинематических цепях. При вращении выходного вала привода 3 движение передается через коническую зубчатую передачу 4 на генераторы волн 8 торцовых волновых передач. Бегущая волна деформации торцовых и гибких колес 10 вызывает вращение корпуса ведомого звена шарнира. Причем при настройке шарнира вращением эксцентриков

13 обеспечивают относительный разворот жестких колес 11 и устраняют зазоры в кинематической цепи. При движении корпуса ползун 20, перемещаясь по плоской упругой одновитковой спирали 18, изменяет частоту

2 B колебаний, задаваемую генератором 16 свободного конца спирали 18, связанного со щупом частотомера. По величине частоты колебаний спирали 18 оценивают положение ведомого звена по отношению к ведущему. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1620301

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в шарнирных узлах промышленных роботов с высокой точностью позиционирования выходного звена, оснащенных контурной системой управления.

Цель изобретения — повышение долговечности шарнира, а также точности позиционирования за счет уменьшения деформации ведомого звена под нагрузкой и устранения люфтов в кинематических целях, На фиг.1 показан шарнир, разрез; на фиг.2 — сечение А — А на фиг,1; на фиг.3— сечение Б — Б на фиг.1; на фиг.4 — сечение

 —,В на фиг.1, Шарнир манипулятора состоит из корпуса 1 ведущего звена и корпуса 2 ведомого звена. В полом корпусе 1 ведущего звена установлен привод 3, кинематически связанный при помощи конической зубчатой передачи 4 с шлицевым валом 5 шарнира.

Ведущее коническое зубчатое колесо 6 жестко связано с валом привода 3, а ведомое коническое зубчатое колесо 7 установлено на шлицевом валу 5, В свою очередь шлицевой вал 5 установлен в шлицевых отверстиях двух соосных торцовых генераторов 8 волн, которые установлены на опорах 9 качения в корпусе 2 ведомого звена. Генераторы 8 волн деформируют торцовые гибкие колеса 10, жестко связанные с корпусом 2 ведомого звена и образующие волновое зацепление с жесткими торцовыми колесами

11. Корпус 2 шарнирно связан с корпусом 1 посредством опор 12 качения. Жесткие колеса 11 установлены в расточках корпуса 1 ведущего звена с возможностью регулировочного разворота относительно продольной оси вала 5 за счет двух эксцентриков 13, которые шарнирно установлены на осях 14 на внешних торцах корпуса 1. Внутри корпуса 1 установлен. на изоляционной прокладке 15 генератор 16 колебаний частоты, например, кристалл кварца, с которым жестко связан, торец 17 плоской одновитковой упругой спирали 18, Противоположный конец этой спирали 18 связан со щупом 19 (фиг,3) генератора частоты колебаний (не указан). На корпусе 2 ведомого звена жестко установлен ползун 20, шарнирно связанный с этой спиралью.18. В корпусе 1 ведущего звена установлено два сообщающихся гидроцилиндра 21 и 22. Шток гидроцилиндра 21 оснащен кольцевой фрикционной накладкой 23, кинематически связанной с фрикционной колодкой 24, жестко установленной на корпусе 2 ведомого звена. Шток гидроцилиндра 22 выполнен в виде якоря 25 соленоида 26, причем диамет5

> ры штоков гидроцилиндров 21 и 22 обратно пропорциональны создаваемому усилию торможения. Для увеличения передаточного отношения волновых передач каждый генератор волн 8 деформирует гибкое колесо

10 через два диаметрально противоположных шарика 27, совершающих планетарное движение по дорожке качения 28 генератора волн 8.

Шарнир манипулятора работает следующим образом.

При наладке шарнира вращением эксцентриков 13 разворачивают торцовые колеса 11 в разные стороны и тем самым устраняют зазоры в кинематической цепи шарнира, Перед началом работы шарнира включается генератор 16 частоты колебаний, задающий определенную частоту колебаний упругой спирали 18. При этом щуп 19 частотомера снимает колебания со свободного конца спирали 18, расположенного между ползуном 20 и самим щупом 19, В зависимости от положения ползуна 20 изменяется длина этого свободного конца спирали 18 и соответственно изменяется частота его колебаний. B начальный момент времени или после остановки запоминается частота колебаний спирали 18, снятая щупом 19, и тем. самым фиксируется в системе управления (не указана) начальное или конечное положение ведомого звена по отношению к ведущему с наилучшей динамической характеристикой работы, т.е. датчик положения может быть использован в качестве обучающего элемента шарнира, При вращении выходного вала привода

3 движение передается через коническую зубчатую передачу 4 на вал 5, а далее силовой поток распределяется на два потока, передаваемых торцовыми волновыми передачами, причем беззазорность волнового зацепления каждого торцового гибкого колеса 10 и жесткого колеса 11 способствует равномерному распределению силового потока, идущего от привода 3 по всем кинематическим цепям шарнира. При вращении генераторов волн 8 шарики 27 совершают планетарное движение по дорожкам качения 28 и вызывают волну деформации каждого гибкого колеса 10. Скорость движения волны деформации, вследствие наличия планетарного движения шариков 27, меньше скорости вращения генераторов волн 8.

Вследствие волнового зацепления гибких колес 10 и жестких колес 11 происходит поворот корпуса 2 ведомого звена относительно ведущего. При этом щуп 19 частотомера постоянно отслеживает частоту колебаний спирали 18, которая при враще1620301 нии корпуса 2 совместно с ползуном 20 постоянно изменяется в соответствии с изменением режима работы шарнира. При достижении ползуном 20 положения, в котором частота колебаний спирали 18, зафиксированная щупом 19 частотомера, соответствует частоте, при которой ведомое звено заняло заданное положение, отключается привод 3 и включается соленоид 26.

Якорь 25, перемещаясь на определенную величину, создает давление в гидроцилиндре 21, шток которого перемещается и фиксирует корпус 2 ведомого звена. При этом усилие торможения будет обратно пропорционально отношению площадей штоков гидроцилиндров 22 и 21.

По заранее заданной программе с использованием датчика положения возможно включить управляемый тормоз до момента подхода выходного звена шарнира в точку позиционирования и осуществлять режим подтормаживания. По скорости изменения сигналов, поступающих со щупа 19 частотомера в систему управления, возможно определить скорость и ускорение движения корпуса 2 ведомого звена, т.е. динамический режим работы шарнира.

Формула изобретения

1. Шарнир манипулятора, содержащий корпуса ведущего и ведомого звеньев, кинематически связанные посредством двух волновых зубчатых передач, генераторы волн которых жестко установлены на одном валу, продольная ось которого совпадает с продольной осью шарнира и перпендикулярна продольной оси привода, установленного в корпусе ведущего звена, причем привод кинематически связан с валом при

5 помощи конической зубчатой передачи, а также управляемый тормоз, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения долговечности, а также точности позиционирования за счет уменьшения деформации ведомого

10 звена под нагрузкой и устранения люфтов в кинематических цепях, он снабжен генератором частоты, частотомером, датчиком положения, выполненным в виде плоской одновитковой упругой спирали, один конец

15 которой жестко связан с генератором частоты, жестко установленным в корпусе ведущего звена, другой конец — со щупом частотомера, при этом на корпусе ведомого звена жестко установлен дополнительно

20 введенный ползун, шарнирно связанный с этой спиралью, а волновые зубчатые пере,.дачи выполнены в виде торцовых волновых передач, гибкие колеса которых жестко связаны с корпусом ведомого звена, а жесткие

25 колеса установлены в корпусе ведущего звена с возможностью регулировочного поворота относительно и родол ьной оси шарнира, причем управляемый тормоз установлен на ведущем звене и кинематически

30 связан с корпусом ведомого звена.

2. Шарнир поп.1,отл ича ю щийся тем, что генератор частоты выполнен в виде кристалла кварца, а управляемый тормоз выполнен электрогидравлическим.

1620301

Редактор М. Товтин

Корректор Т. Палий

Заказ 4211 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

27 2f 23

Фиг. 4

Составитель С. Новик

Техред М.Моргентал

24.

8