ВРАЩАЮЩАЯСЯ И БЛОКИРУЮЩАЯ МУФТА Российский патент 1994 года по МПК F16B1/02 

Изобретение относится к приборо и станкостроению и может быть использовано в робототехнике, когда существует необходимость совершать движения по окружности, определенной дуге с выдвижением исполнительного органа вдоль оси.

Известна вращающаяся и блокирующая муфта с входящим в отверстие пальцем, который имеет коническую форму и блокируется в осевом направлении в отверстии сопряжением их форм. Сзади одной из взаимодействующих поверхностей отверстия и пальца выполнена рабочая камера с гибкой перегородкой, ограничивающей одну из поверхностей. При заполнении камеры жидкостью под давлением перегородка расширяется, в результате чего палец центрируется в отверстии и блокируется, препятствуя любому вращению. При этом конец пальца углубляется в отверстие (заявка Франции N 2408757, кл. F 16 D 1/06, 1978).

К недостаткам этой муфты относятся неточное фиксирование верхней полумуфты по углу поворота и сложность изготовления деталей, работающих с жидкостью.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является вращающаяся и блокирующая муфта, содержащая две соосно расположенные дисковые полумуфты с элементами центрирования, взаимодействующие посредством соединительного фиксирующего элемента, расположенного в торцовых гнездах и выполненного в виде двух жестко связанных по взаимообращенным основаниям призматических элементов [1] .

Один из указанных элементов треугольный, а другой - четырехгранный. Через четырехгранный элемент, в котором выполнено сквозное резьбовое отверстие, проходит регулировочный винт, установленный с возможностью вращения в гнезде. Последнее выполнено в виде диаметрального паза, сопряженного с четырехгранным элементом по двум боковым поверхностям. Другое гнездо под трехгранным элементом выполнено в виде трехгранной выемки с профилем, подобным трехгранному элементу. При этом диаметр окружности, описанной относительно трехгранного элемента, не превышает диаметра окружности, описанной в трехгранную выемку.

При вращении регулировочного винта происходит радиальное перемещение четырехгранного элемента вместе с трехгранными по пазу. Вследствие этого увеличивается или уменьшается зазор между гранями выемки в полумуфте и трехгранным элементом, что позволяет осуществлять поворот полумуфты по отношению к другой полумуфте на любой угол. При совмещении центров трехгранного элемента и трехгранной выемки в полумуфте верхней появляется возможность свободного вращения полумуфты по отношению к другой полумуфте.

Недостатком данной муфты является ограничение функциональных (эксплуатационных) возможностей из-за ограничения угла поворота до 120^ополумуфт в процессе работы и невозможности продольного перемещения верхней полумуфты с трехгранным пазом.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет увеличения относительного угла поворота полумуфт и обеспечения плавного бесступенчатого относительно радиального перемещения полумуфт.

Это достигается тем, что во вращающейся и блокирующей муфте, содержащей две соосно установленные полумуфты с элементами центрирования, соединительный фиксирующий элемент с взаимообращенными основаниями, средство радиального перемещения фиксирующего элемента, выполненное в виде элемента с осью, на которую наложен фиксирующий элемент с возможностью вращения, и резьбовым отверстием, через которое проходит закрепленный концами с возможностью вращения в корпусе нижней полумуфты регулировочный винт, соединительный фиксирующий элемент выполнен эллипсообразным, длина большой оси которого равна длине малой оси эллипса гнезда нижней полумуфты, и жестко связан по взаимообращенным основаниям с верхней полумуфтой и соединен со средством радиального перемещения через его ось.

На фиг. 1 изображена вращающаяся и блокирующая муфта, разрез по оси (главный вид); на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Вращающаяся и блокирующая муфта содержит две дисковые полумуфты 1 и 2, взаимодействующие посредством соединительного фиксирующего элемента 3, выполненного в виде выступа с эллипсообразным поперечным сечением на полумуфте 1, расположенного в эллипсообразном гнезде полумуфты 2. Соединительный фиксирующий элемент соединен с помощью шарнира 4 с цапфой каретки 5, через сквозное резьбовое отверстие которой проходит регулировочный винт 6, уствновленный на подшипниках 7 и 8 в полумуфте 2. Каретка 5 связана посредством крепления 9 с направляющей 10 с возможностью перемещения по ней в радиальном направлении и создания дополнительной жесткости каретке 5. Направляющая 10 крепится на торцах полумуфты 2 в выступах 11.

Гнездо полумуфты 2, взаимодействующее непосредственно с фиксирующим элементом 3, выполнено эллипсообразным, малая ось которого по длине равна длине большей оси эллипсообразного поперечного сечения соединительного фиксирующего элемента. А отверстие, сообщающееся с гнездом, выполнено цилиндрическим, в стенках которого выполнены гнезда для подшипников.

Вращающаяся и блокирующая муфта работает следующим образом. В положении, изображенном на фиг. 1 и 2, соединительный фиксирующий элемент 3 стопорит участком своей поверхности полумуфту 1 и удерживает ее от поворота по отношению к полумуфте 2. При вращении винта 6 осуществляется радиальное перемещение каретки 5 по направляющей 10 и соответственно в элементе 3 полумуфты 1, как одного целого. При этом появляется зазор между поверхностями эллипсообразного гнезда и элемента 3, позволяющий поворачивать полумуфту 1 относительно полумуфты 2. При перемещении элемента 3 дальше образуется с плавным увеличением зазор и, следовательно, происходит плавное увеличение угла поворота до 180^о, а также плавное радиальное перемещение полумуфты 1. Когда центр элемента 3 совпадает с центром эллипсообразного гнезда полумуфты 2 (перемещение l_max/2 ) появляется возможность свободного вращения на 360^о полумуфты 1 относительно полумуфты 2. При смещении элемента 3 больше l_max/2 происходит снова плавное фиксирование верхней полумуфты 1 и ее плавное радиальное перемещение.

Использование предлагаемой вращающейся и блокирующей муфты обеспечивает повышение эксплуатационных возможностей за счет увеличения относительного угла поворота почти до 180^о (при 180^о происходит свободное вращение); возможность плавного регулируемого относительного перемещения полумуфт в радиальном направлении.

Использование: муфта может быть использована в робототехнике. Сущность: муфта содержит две полумуфты, соединенные фиксирующим элементом, связанным со средством его радиального перемещения. Фиксирующий элемент выполнен в виде выступа с эллипсообразным поперечным сечением, сделанного на торце первой полумуфты. Средство радиального перемещения фиксирующего элемента закреплено на второй полумуфте с эллипсообразным гнездом и выполнено в виде каретки с цапфой и резьбовым отверстием, а также винта, размещенного в резьбовом отверстии каретки, смонтированного на этой полумуфте с возможностью вращения. Выступ с эллипсообразным поперечным сечением размещен в эллипсообразном гнезде. Длина большей оси эллипсообразного сечения выступа равна длине меньшей оси эллипсообразного гнезда. Цапфа, закрепленная на каретке, шарнирно смонтирована в центре эллипсообразного сечения выступа. 3 ил.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ И БЛОКИРУЮЩАЯ МУФТА, содержащая две полумуфты, соединительный фиксирующий элемент, установленный в гнезде одной из полумуфт, средство радиального перемещения фиксирующего элемента, выполненное в виде каретки с резьбовым отверстием и винта, размещенного в резьбовом отверстии каретки и закрепленного концами на одной из полумуфт с возможностью вращения, отличающаяся тем, что она снабжена цапфой, гнездо выполнено эллипсообразным на полумуфте, на которой закреплено средство радиального перемещения фиксирующего элемента, фиксирующий элемент выполнен на торце другой полумуфты в виде выступа с эллипсообразным поперечным сечением, размещенного в эллипсообразном гнезде, при этом длина большей оси эллипсообразного сечения выступа равна длине меньшей оси эллипсообразного гнезда, а цапфа закреплена на каретке и шарнирно смонтирована в центре эллипсообразного сечения выступа.