Шарнир манипулятора

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик

<и804429 (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 16.04,79 (2! ) 2756723/25-08 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (5!)М. Кл.

В 25 3 17/00

Гееударстееиинй комитет

СССР пе делан изобретений и открытий

Опубликовано 15 02.81. Бюллетень № 6

Ф

Дата опубликования описания 18.02.81 (5З) УДК 62-229.,,72 (088. 8) (72) Автор . изобретения

А. И. Полетучий!

Харьковский авиационный институт им. "H. Е. Жуковского (71) Заявитель (54) ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА

Изобретение относится к робототехнике и касается шарнира манипулятора.

Известен шарнир манипулятора, соединяющий ведущее и ведомое звенья и содержащий волновую зубчатую передачу, включающую гибкое колесо, находящееся в контак- > те с жесткими зубчатыми колесами ведущего и ведомого звеньев, и генератор волн внешнего расположения, кинематически связанный с приводным электродвигателем, расположенным на оси ведущего эве- на(1

Недосгатком известного шарнира манипулятора является сравнительно низкое передаточное отношение и плохая фиксация ведомого звена под нагрузкой.

Объясняется это тем, что применяемая в известном шарнире одноступенчатая волновая передача имеет передаточное отношение 1 50-300 и в случае использование . высокооборотных малогабаритных двигате26 лей с 9 3000 — 10000 об/мин ведомое звено будет иметь слишком большую скорость. Кроме этого, указанная волновая пе2 реда1а является обратимой, т. е. она работает в режиме мультипликатора, вследствие чего фиксация ведомого звена под нагрузкой затруднена.

Бень изобретения — повышение передаточного отношения шарнира и улучшения фиксации ведомого звена под нагрузкой.

Для достижения поставленной цели в известном шарнире манипулятора гибкое колесо выполнено составным, из трех связанных гибких колец, на каждом иэ кото-.. рых выполнены внутренние зубья, при этом зубья среднего кольца образуют волновое зацепление с зубчатым колесом ведомого звена, а зубья крайних колец образуют волновое зацепление с зубчатыми колесами ведущего звена, крайние кольца дополнительно снабжены внешними зубьями, расположенньтми на краях колец, и образуюшими зубчатое зацепление с зубьями среднего кольца, при этом тела каченчя генеpampa волн внешнего расположения выбраны из условия равенства деформаций всех

80442 трех, колец, кольца связаны между собой торцовыми кулачками.

На фиг. 1 изображен шарнир манипулятора в разрезе, общий вид; на фиг. 2— шарнир манипулятора, в котором кольца. гибкого колеса соединены торцовыми кулачками.

Шарнир манипулятора соединяет ведущее звено 1 и ведомое звено 2. Внутри звена 1 закреплен приводной электродвига- 30 тель 3, связанный посредством конических зубчатых колес 4 и 5 с генератором внешнего расположения, состоящим из двух крайних генераторов 6 и среднего генератора 7. Все генераторы обеспечивают оди- 1 наковую величину деформации и могут быть выполнены одним узлом. Генераторы 6 и

7 расположены внутри колеса 5, установленного на подшипниках 8. Последние смонтированы в расточках звена 1. Гибкое колесо волновой передачи шарнира выполнено составным, состоящим иэ двух крайних гибких колец 9 и среднего гибкого кольца 10. Кольца 9 и 10 имеют внутренние зубья. С внутренними зубьями . кольца 10 образуют зубчатое соединение внешние зубья 11 колец 9, нарезанные на их крайних участках. С ведущим звеном

1 связаны зубчатые колеса 12, внешние зубья которых находятся в волновом за- 30 цеплении с внутренними зубьями колец 9.

С ведомым звеном 2 связан вал- зубчатое колесо 13 с внешними зубьями, находящимися в волновом ацеплении с внутрен° J ними зубьями кольца 10. Вал 13 опирает- з5 ся через подшипники 14 и зубчатые колеса 12 на ведущее звено 1.

Для упрощения конструкции шарнира гибкие кольца 9 и 10 могу быть соединены торцовыми кулачками 15 и 16. Б 4О этом случае наружные и внутренние диаметры гибких колец будут одинаковыми, что позволит выполнять генератор волн с одноразмерными телами качения. Для выборки зазоров в кулачковом соединении

45 зубчатые колеса 12 должны быть закреплены так, чтобы вызвать некоторую предварительну|о закрутку в противоположных направлениях колец 9.

Шарнир манипулятора работает следую50 щим образом.

От приводного двигателя 3 через зубчатые колеса 4 и 5 вращение получают генераторы волн 6 и 7, которые деформируют с одинаковой величиной деформации гибкие зубчатые кольца 9 и 10. Вследствие деформации колец 9 и 10 и их за цепления с зубчатыми колесами соответственно 12 и 13, зубчатое колесо 13 по9 4 лучает вращение и передает его ведомому звену 2. При этом зубчатые колеса 12 относительно колеса 13 являются неподвижными. В таком случае волновую передачу можно рассматривать, как сдвоенную, выполненную по схеме 2С-F-fl.. Передаточное отношение такой передачи равно

Ф 2500 и выше. Например при числах зубьев Z4 = 120, Z2 = 122, Z =124, ;, --122 передаточное отношение от генератора Н к зубчатому колесу 24 равно:

Сдвоенные передачи при большом передаточном отношении обладают свойством, самоторможения, что позволяет надежно фиксировать ведомое звено 2 под нагрузкой в требуемом положении.

Следует подчеркнуть, что применение сдвоенной волновой передачи в чистом виде, т. е. с цельным гибким колесом весьма затруднено.

Формула изобретения

1. Шарнир манипулятора, соединяющий ведущее и ведомое звенья и содержащий волновую зубчатую передачу, включающую гибкое колесо, находящееся в контакте с жесткими зубчатыми колесами ведущего и и ведомого звеньев, и генератор волн внешнего расположения, кинематически связанный с приводным электродвигателем, расположенным на оси ведущего звена, отличающийся тем, что, с целью повышения передаточного отношения шарнира и улучшения фиксации ведомого звена под нагрузкой, гибкое колесо выполнено составным из трех связанных гибких колец, на каждом из которых выполнены внутренние зубья, при этом зубья среднего кольца образуют волновое зацепление с зубчатым колесом ведомого звена, а зубья крайних колец образуют волновое зацепление с зубчатыми колесами ведущего звена.

2. Шарнир по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что крайние кольца дополнительно снабжены внешними зубьями, образующими зубчатое зацепление с зубьями среднего кольца, при атом тела качения генератора волн внешнего расположения выбраны из условия равенства деформаций всех трех колец

3. Шарнир по и. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что гибкие кольца связаны межцу собой торцовыми кулачКИМИ.

804429

Источники информаций, принятые во внимание при експертизе

1. Патент США М 3435705, кл. 74-640, опублик. 1974.

804429

Составитель Б Артамонов

Редактор Н. Воловик Техред;Я.Кощтура Корректор Н.Швыдкая

Заказ l0785 28 Тираж 1101, Подписное

ВНИИ ПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1%3035, Москва, Ж 35, Раушскаа наб., ц. 4/5

Ф

Филиал ППП " Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4