Головка передачи для манипуляторов Советский патент 1989 года по МПК B25J17/00 

фие.1

3152 801

i,. -ре гение относится к робототехнике и может быть использовано в го10

15

20

30

онках передачи для манипуляторов.

II-;; I. изобретения - упрощение про- ра - м юго управления движением послед его звена за счет компенсации дви- средних звеньев головки,

d фиг. 1 схематично изображена олопка передачи для манипуляторов }. и вьщсинутом положении ее частей, с юку; на фиг. 2 - головка с сим- со;м1- :скин изображением кинематичес- 1 :. ; П, вертикальный разреЗ} на . 3 8 - упрощенное изображение fM tecKHx цепей в области сред- nei o it пероого звеньев головки переачи, L . in-ji выполнения.

Голотка передами имеет основной Hecyi. элс - ен г анипулятора, например стрелу 1, из котором установле- , но перзос звено 2 с возможностью по- Х иоротг: вокруг продольной (основной) оси 3. i a первом звене 2 головки ус (ановлсио сроднее звено i с возмож- 25 ностью Поворота вокруг коссж оси 5. Кс - омиое зпсно 6 установлено на среднем З зене с возможной г ыо поворота зокру- косой оси 7. Носитель 8 ин- стпу,,ента быть попеременно ус- тамсолен неподвижно с сю;)можноет lio псоорота ;::о;1еч -юм звене 6 голоп-;:; I .pcnaMiu 3 случае уста нов- : . и( ел; о инстр. /. с позмо1Х ;);.Т : fiOi . :рО.-: его ось вращения npennc -iT .iTCjT уста на пл .изают сосс- но к лродсши-ой ос:;- 3.

ivO-fe оси :; и 7 :-:-;тано1злсны так, чгс ОН1-1 с продольно ; осью 3 оЗразу;; уГОП а , а именно Г ЛК,

1-;о угл и: открыес.отся з ripoTHiDono- ,1Х направлениях. Пели зв&пья 4 и 6 | опоз; и r epGp,;ii-in по; 1г;рачмваются пслсруг KocLix осей 5 и 7, то полу мается максимальный зазор 1:оситслл Я имстру. - .снтз, ь:аправленис действия можно осущес грзля г ь ,п.ан;е и противоположном напраплении. стре.пы 1. При этом острые углы могут быть различной величины, наприм.ер , и о. В стреле 1, а также на входной стороне nepGoro звена 2 головки пере дачи предусмотрены концечтрично уста- 1О1-злснн1:.1е приходные вали 9 н 10. Иа- ру :ьь:й npi водной вал 9 приводится в дойсгпие через пару цилиндрических зубчатых колес 11 и 12 эксцентричным прип уОдным вапом 13. Такой приводной иал 9 приводит в действие через вы50

55

35

ДО

4

5

0

0

5

сокопонижающую передачу (редуктор) 14 первое ззено 2, установленное на стреле 1 с возможностью поворота.

Расположенный внутри приводной вал 9 приводит в действие через пару конических зубчатых колес 15 косой вал 1б, пару конических зубчатых колес 17, косой вал 18 и через пару конических зубчатых колес 19, привод - ной вал 20, с которым соединен носитель 8 инструмента.

Установленный внутри приволиой вал 10 приводит в действие через пару конических зубчатых колес 21 косой полый вал 22, а пара конических зубчатых колес 23 - косой полый вал 2k.

Оба полых вала 22 и установлены в среднем звене головки с возможностью поворота и соединены с высокопонижающими передачами 25 и 26. Понижающая передача 25 опирается на первое звено 2 головки и приводит в действие, например в соотношении редукции X, среднее звено головки. Понижающая передача 26 опирается на среднее звено 4 головки и с редукцией Х-1 приводит в действие конечное звено 6 головки. Кроме того, при пр имере выполнения является важным то. что направление 27 вращения конечного звена 6 головки противоположно относительно направлению 28 вращения косого полого вала, при водя- и;яго о действие это конечное звено 6 гол&вки. Такая разность соотношения пои ,|)ненил обеих понижающих передач 25 и 2б, а также правильный выбор напра.пления вращения отдельных валов и частей головок приводит к тому,что SDCfibH ч и 6 головки выполняют те же самие большие вращательные движения, хотя они приводятся в действие совместными приводными валами и выполняют oTHoci; гсл друг друга движение,

В гтримере выполнения согласно фиг.З следует приводить в движение носитель 8 (фиг.1 и 2). Вследствие этого устанооленные внутри косые валы 1б и 1В соединены друг с другом 0 парой 17 конических зубчатых колес.

При понижающей передаче 25 стальное кольцо 29 опирается на первое звено 2 головки, стальное кольцо 30 приводится о действие с редукционным 5 соотношением 100:1, исходя из числа зубьев 200 при стальном кольце 29 и числе зубьзо 202 при стальном кольце 30.

5

О .

5

5152

Косые полые валы 22 и 2 соединены друг с другом парой 23 конических зубчатых колес так, что они вращаются в одинаковом направлении. Изображенная на этом участке полого вала 22 или 2 стрела может показывать в направлении часовой стрелки.

Другая понижающая передача 26, аналогичная понижающей передаче 25, ус- тановлена так, что стальное кольцо 30 установлено на среднем звене 4 головки, причем стальное кольцо 29 приводится в действие. Исходя из приведенного числа зубьев имеется при этом редукция 100:1, однако с той разницей что ведомая передняя часть 6 головки вращается в противоположном направлении относительно полого вала 2.

Таким образом, полые валы 22 и .k, а также среднее звено головки вращаются в одинаковом направлении, а конечное звено 6 головки вращается в другом направлении. Компенсация разлиных редукционных соотношений получа- ется за счет того, что при относительном движении звеньев и 6 головки конические зубчатые колеса 23 обкатываются корригирующе. Зто поясняется тем, что в случае, если полый вал 22 установлен неподвижно, а среднее звено k головки вращается вокруг косой оси 5, то осуществляется поворот косого полого вала 2Ц вследствие обкатывания пары 23 по неподвижному коническому зубчатому колесу. Дополни- тельный поворот полого вала приводит к тому, что звенья t 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.З 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 направлении. Между средним звеном 4 головки и конечным звеном 6 головки установлена понижающая передача 26 (фиг.З), где стальное кольцо 30 опирается на среднее звено 4 головки. Вследствие этого получается редукция 100:1 в противо- положном направлении от полого вала 24 и конечного звена 6 головки. Однако чтобы получать одинаковое направ

Q

0 5о

0

0

16

ление вращения обоих звеньев 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 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 быть выполнен с возможностью 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) эти 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 действие 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 в 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 2б 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 пони

жачзщей передачи 25 содержит согласно приведенному примеру выполнения 20 | зубья, в то время как стальное кольцо 29 содержит только 202 зуба. Бследстпие этого получается следующая редукция:

i ZCS/CZCS-ZDS) 204/4204-202)

102.

Понижающая перелача 25 по сравнению с понижающей передачей 26 имеет пониженную на один оборот редукцию. При этой понижающей передаче 26 стальное кольцо 29 неподвижно уста- но г:ено на средней части головки, что приводит к редукции 101:1 при одинаковом направлении вращения вала с передней частью звеном 6 головки .

В примере выполнения (фиг.7) следует достичь того же эффекта аналогично фиг. 6 за счет того, что зве- нья ( и 6 должны вращаться в противоположном направлении. В отличие от фиг, 6 используют понижающую передачу согласно фиг. 3 с тем, что средне звено головки оращается в одном направлении с валом 22 при редукции 101:1. Между колесами пары 23 конических зубчатых колес в данном слу- мае та1сже установлено промежуточное зубчатое колесо 31. Понижающая передача 26 установлена так, что стальное колесо 30 неподвижно установлено с среднем звене i головки. Вслсдстгзие этого получается редукция 100:1 с противоположным направ- лениеь . вращения вала 2-1 и конечного звеиа б головки. Компенсация осуществляется промежуточным зубчатым колесом 31 .

Согласно фиг. 8 звенья ( и 6 головки вра1наются в одинаковом направлении. При этом понижающая передача 25 снабжена повышенным количеством зубьев. Стальное кольцо 30 содержит 20 зуба, а остальное кольцо 29 - 202 зуба. При понижающей передаче 26 стальное кольцо 29 также неподвижно установлено на среднем звене А голов ки. Компенсация также осуществляется промежуточным зубчатым колесом 31 причем и в данном случае видно, что вал 2 и конечное звено 6 головки вращаются в одном направлении.

0

5

0

5

0 5

0

5

0

45

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 Х-1, а понижающая передача 26 получает редукцию Х„ В этом случае звенья t и 6 головЛ вращаются противоположно изображенным на фиг. 2-8 направлениям вращения.

Вместо волновых дифференциальных передач можно также использовать понижающие передачи одинакового или подобного принципа действия, например, планетарные передачи.

Формула изобретения

1.Головка передачи для манипуляторов, состоящая из трех звеньей, 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 из концентричных приводных валов, кине атически 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, отли ча ющая- с 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 Iзвеном головки и первым звеном головки одним оборотом, причем коническая передача предназначена для компенсации разности передаточных отношений этих редукторов.

2.Головка по п. 1, отли чающая с я тем, что в качестве редуктора она содержит волновую дифференциальную передачу.

ЧЯГТ Г7

te r zffl

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.

.4

Фие.З

522

/5,j/. 5

.б

гг

Фиг. 7