Шарнир манипулятора Советский патент 1985 года по МПК B25J17/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании и разработке новых конструкций манипуляторов.

Известен гидромеханический шарнир, содержащий два гидродвигателя со взаимно перпендикулярными осями вращения валов и выходной фланец. В валу первого гидродвигателя выполнена полость, в которой закреплен вал второго гидродвигателя, а выходной фланец установлен на корпусе второго гидродвигателя, который отличается увеличенными моментными нагрузками 1.

Недостатком данного устройства является малый угол качания выходного звена по отношению к корпусу шарнира ввиду совмещения гидродвигателей, что обуславлуп..ает ограниченные технологические возм();к;ости шарнира.

Кроме того, выполнение приводов шарнира гидравлическими не может обеспечить высокую точность перемещений выходного звена вследствие возможных утечек в гидросистеме.

Известен .также шарнир манипулятора, соединяющий его ведомое и ведущее звенья и содержащий основную сферическую опору, связанную с ведомым звеном, и установленные с возможностью вращения соосно один другому сферические подпятники, связанные с приводами и.х вращения, которые расположены во внутренней полости ведущего звена 2.

Недостатком известного устройства являются его ограниченные технологические возможности из-за малого угла качания ведомого звена относительно ведущего. Угол качания ограничен конструктивным исполнением шарнира и отсутствием осевого перемещения ведущего звена. Кроме того, использование гидродвигателей в качестве привода вращения подпятников не может обеспечить высокую точность позиционирования ведомого звена из-за возможных гидравлических потерь.

Цель изобретения - повышение точности позиционирования и расщирение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что шарнир манипулятора, содержащий сферическую опору, связанную с ведомым звено.м и соосно расположенные сферические подпятники, связанные с приводами их вращения, расположенными внутри ведущего звена, снабжено промежуточным звеном с приводом его вращения, гибкими и жесткими дисками, расположенными соосно сферическим подпятникам, и шестерней, установленной на ведомом звене, причем сферические подпятники смонтированы перпендикулярно оси ведущего звена с противоположных сторон от сферической опоры и содержат выполненные на обращенных одна к другой

поверхностях зубчатые нарезки, взаимодействующие с шестерней ведомого звена, на гибких дисках выполнены торцовые зубья, а на противоположных от сферической опоры 5 торцовых поверхностях сферических подпятников - зубчатые нарезки, взаимодействующие с торцовыми зубьями гибких дисков, при этом гибкие диски жестко связаны с ведущим звеном, а последнее установлено соосно через промежуточное звено в дополнительном звене, имеющем индивидуальный привод вращения, и зафиксировано от поворота относительно него.

При этом щарнир снабжен диаметрально расположенными и связанными с приводами

5 вращения сферических подпятников роликами, взаимодействующими с гибкими и жесткими дисками одновременно.

Кроме того, на наружной поверхности ведущего звена выполнена.винтовая нарезка, взаимодействующая с аналогичной нарезкой, выполненной на внутренней поверхности промежуточного звена.

Дополнительное звено имеет индивидуальный привод вращения.

На чертеже изображен шарнир манипулятора, общий вид.

Приводной шарнир манипулятора содержит ведомое звено 1, выполненное заодно с шаром (сферической опорой), ведущее звено 3, внутри которого установлены с возможностью вращения перпендикулярно его оси сферические подпятники 4 с противоположных сторон шара 2, содержащие выполненные на обращенных одна к другой поверхностях зубчатые нарезки 5, взаимодействующие с шестерней б, закрепленной

на ведомом звене 1, а на противоположных от шара 2 торцовых поверхностях сферических подпятников 4 выполнены торцовые зубчатые нарезки 7, взаимодействующие с торцовы.ми зубьями гибких дисков 8, установленных вместе с ведущими дисками 9

соосно подпятникам 4 и жестко связанных с ведущим звеном 3. При этом подпятники 4, жесткие (ведущие) диски 9 и гибкие диски 8 образуют торцовый волновой механизм. Гибкие диски 8 взаимодействуют с жесткими

5 (ведущими) дисками 9 через диаметрально расположенные ролики 10, образующие двухволновой генератор волн. При этом жесткие (ведущие) диски 9 кинематически связаны с электродвигателями 11 и 12 через валышестерни 13 и 14. Ведущее звено 3 установлено соосно через промежуточное звено 15 в поворотном звене 16, относительно которого оно зафиксировано от проворота телескопическим звеном 17. На наружной поверхности ведущего звена 3 выполнена винтовая ргарезка, взаимодействующая с аналогичной нарезкой, выполненной на внутренней поверхности промежуточного звена 15, связанного с электродвигателем 18 посредством конических колес 19 и 20. Поворотное звено

16 установлено в неподвижном звене 21 и кинематически связано с электродвигателем 22 через шестерню 23 и зубчатое колесо 24. Выборка зазоров в подвижных звеньях осуществляется тарельчатыми пружинами 25-28. Для предотвращения попадания пыли в сферический щарнир между ведущим звеном 3 и ведомым звеном 1 установлен сильфон 29.

Устройство работает следующим образом.

Вращение ведомого звена 1 вокруг своей оси осуществляется от электродвигателей 11 и 12, которые приводят во вращение через валы-щестерни 13 и 14 жесткие (ведущие) диски 9 с диаметрально расположенными роликами 10, через которые воздействуют на гибкие диски 8, обеспечивая тем самым вращение на них волны участков гибкого диска 8, т. е. вращение участков контакта их зубьев с торцовыми зубчатыми нарезками 7.

Так как гибкие диски 8 закреплены неподвижно на ведущем звене 3, то вращение передается на подпятники 4. При этом необходимо, чтобы последние вращались в противоположные стороны.

Вращение сферических подпятников в противоположные стороны вызывает вращение щестерен 6, а следовательно, и самого ведомого звена 1, на котором она закреплена (т. е. ротацию звена .1).

Изменение направления вращения одного из электродвигателей, например 12, обеспечивает вращение подпятников 4 в одну сторону, что осуществляет качание ведомого звена 1 вокруг оси подпятников 4.

Поступательное перемещение ведущего звена 3 осуществляется от электродвигателя 18, который через зубчатые колеса 19 и 20 передает вращение промежуточному звену 15 с выполненной на внутренней его поверхности винтовой нарезкой, при этом взаимодействующее с ним через аналогичную нарезку ведущее звено 3 осуществляет поступательное перемещение.

Поворот шарнира относительно своей оси осуществляется электродвигателем 22 привода вращения, установленного lia неподвижном звене 21, через шестерню 23 и зубчатое колесо 24, закрепленное на поворотном звене 16, которое связано с ведущим звеном 3 телескопическим звеном 17.

Таким образо.м, в предложенном приводном шарнире обеспечивается вращение (ротация) ведомрго звена 1 вокруг своей оси при вращении подпятников 4 в противоположные стороны, качание его относительно ведущего звена 3 при вращении подпятников в одну сторону, вращение ведомого звена I вместе с ведущим вокруг оси ведущего звена 3 и поступательное их перемещение.

Использование изобретения расширяет технологические возможности манинуля ора

25 и повыщает его маневренность за счет наличия дополнительного вращения ведомого звена вокруг своей оси и его поступательного перемещения вместе с ведущим звеном.

Кроме того, использование электропривода для движения звеньев шарнира с применением торцовых волновых механизмов, установленных соосно подпятникам, позволяет повысить точность позиционирования выходного звена при минимальных габаритах шарнира и значительной редукции частоты вращения ведомого звена.

1. ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА, содержащий сферическую опору, связанную с ведомым звеном, и соосно расположенные сферические подпятники, связанные с приводами их вращения, расположенными внутри ведущего звена, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности позиционирования и расширения технологических возможностей, он снабжен промежуточным звеном с приводом его вращения, гибкими и жесткими дисками, расположенными соосно сферическим подпятникам, и шестерней, установленной на ведомом звене, причем сферические подпятники смонтированы перпендикулярно оси ведущего звена с противоположных сторон от сферической опоры и содержат выполненные на обращенных одна к другой поверхностях зубчатые нарезки, взаимодействующие с шестерней ведомого звена, на гибких дисках выполнены торцовые зубья, а на противоположных от сферической опоры торцовых поверхностях сферических подпятников - зубчатые нарезки, взаимодействующие с торцовыми зубьями гибких дисков, при этом гибкие диски жестко связаны с ведущим звеном, а последнее установлено соосно через промежуточное звено в дополнительном звене и зафиксировано от поворота относительно него. 2.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен диаметрально расположенными и связанными с приводами вращения сферических подпятников роликами, взаимодействующими с гибкими и жесткими дисS ками одновременно. 3.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности ведущего звена выполнена винтовая нарезка, взаимодействующая с аналогичной нарезкой, выполненной на внутренней поверхности промежуточного звена. 4.Шарнир по п. 1, отличающийся тем, что дополнительное звено имеет индивидуальный привод вращения. СО 4 Oi