Шарнир манипулятора Советский патент 1981 года по МПК B25J17/00 

(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 контакте с жесткими зубчатыми колесами ведущего; ведомого ;авеньев, и волн внешнего расположения, кинематически связанный с приводным электродвигателем, расположенным на оса ведущего эвена fl } Недостатком иавестного шарнира манипулятора является сравнительно низкое передаточное отношение и плохая фиксация ведомого звена под нагруэков. Объясняется это тем, что применяемая в известном шарнире одноступенчатая во/ыновая передача имеет передаточное отношение 1 50-ЗОО и в испояьзов№ие высокооборотных малогабаритных двиг ателей с Ц 3000 - 10000 об/мин ведомое звено будет иметь слишком большую скорость. Кроме этого, указанная волновая пе редаЧа является обратимой, т, е. она работает в режиме мультипликатора, вследствие чего (ксация ведомого звена под нагрузкой затруднена. Цель изобретения - повышение передаточного отношения шарнира и улучшения фйксадии ведомого звена под нагрузкой. Для достижения поставленной цели в извес-шом шарнире манипулятора гибкое колесо .выполнено составным из трех связанных гибких крлеи, на каждом из кото;-.рьк выпопнены внутренние зубья, при атом ЗУ&.Я среднего кольца образуют волновое зацепление с зубчатым колесом ведомого звена, а аубья крайних колец офазуют волновое зешепление с зубчатыми колесами ведущего звена, крайние кольца дополнительно снабжены внешними зубьями, расположенными на краях колец, и образующими зубчатое зацепление с зубьями среднего кольца, {фи этом тела качения генератора волн внешнего расположения выбраны из условия равенства деформаций всех 380 трех колец, кольца связаны межоу собой торцовыми кулачками. На фиг, I изображен шарнир манипулятора в разрезе, общий виц; на фиг, 2 шарнир манипулятора, в котором кольца. гибкого колеса соединены торцовыми кула чками. Шарнир манипулятора соединяет ведущее звено 1 и ведомое звено 2. Внутри звена I закреплен приводной электродвига тель 3, связанный посредством конических зубчатых колес 4 и 5 с генератором внеш него расположения, состоящим из двух крайних генераторов 6 и среднего генератора 7, Все генераторы обеспечивают оди наковую величину деформации и могут быт 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 из двух крайних гибких колец 9 и среднего гибкого кольца 10. Кольца 9 и 10 имеют внутренние зубья. С внутренними зубьями кольца 1О образуют зубчатое соединение внешние зубья 11 колец 9, нарезанные на их крайних участках Сведущим звеном 1 связаны зубчатые колеса 12, внешние зубья которых находятся в волновом зацеплении с внутренними зубьями колец 9, С ведомым звеном 2 связан вал- зубчатое колесо 13 с внешними зубьям, находящимися в волновом ацеплении с внуфен ними зубьями кольца 10, Вал 13 опирает ся через подшипники 14 и зубчатые ко-г леса 12 на ведущее звено I. Для угфощения конструкции шарнира гибкие кольца 9 и 10 могу быть соединены торцовыми кулачками 15 и 16, В 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 зубчатые колеса 12 должны быть закреплены так, чтобы вызвать некоторую предварительную закрутку в противоположных направлениях колец 9, Шарнир манипулятора работает следую щим образом. От приводного двигателя 3 через зубчатые колеса 4 и 5 вращение получают генераторы волн 6 и 7, которые деформи руют с одинаковой величиной деформации габкие зубчатые кольца 9 и 1О, Вследствие деформации колец 9 и 10 и их зацепления с зубчатыми колесами соответственно 12 и 13, зубчатое колесо 13 по учает вращение и передает его ведомому вену 2, При этом зубчатые колеса 12 тносительно колеса 13 являются неподижными, В таком случае волновую передачу можно рассматривать как сдвоенную выполненную по схеме 2C-F-J1. Передаточное отношение такой передачи равно 2500 и выше. Например при числах зубьев 120, Zj 122, , 7.-122 передаточное отношение от генератора Н к зубчатому колесу 2 равно: н по -- 3720 М 2 1-1- О-Ш-Ш-Ш 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 I. Шарнир манипулятора, соединяющий ведущее и ведомое звенья и содержащий волновую зубчатую передачу, включающую гибкое колесо, находящееся в контакте с жестокими зубчатыми колесами ведущего и К ведомого звеньев, и генератор волн вне}Ьнего 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 п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что крайние кольца дополнительно снабжены внешними зубьями, образующими зубчатое зацепление с зубьями среднего кольца, при этом тела качения генератора внешнего расположения выфаны из условия равен ства деформаций всех трех колец

58044296

щ и и с я тем, что гибкие кольца свя-принятые во внимание при экспертизе

заны межоу собой торцовыми кулач-1. Патент США № 3435705,

ками.кл. 74-640, опублик. 1974.

О