Узел сочленения манипулятора простопопова

 

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - расширение технологических возможностей узла сочленения. При вращении приводных валов 3 и 4 вилка 1 будет совершать линейные перемещения относительно вилки 2, при этом крутящие моменты от приводных валов передаются через пары конических зубчатых колес 6,8 и 5,7, которые в свою очередь через цилиндрические зубчатые колеса 11 и 12 замыкаются на вилках 1 и 2 через зубчатые рейки 13 и 14. Такое кине1«1атическое замыкание позволяет крутящие моменты на приводных валах 3 и 4 складывать и преобразовывать в суммарную движущую силу или в зависимости от направления движения вращать одну вилку относительно другой, при этом исключается самопроизвольное вращение вилок относительно друг друга. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 25 J 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4728157/08 (22) 08.08.89 (46) 23.02.92, Бюл. М 7 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) В.А.Простопопов (53) 621-229.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1468740, кл. В 25 J 9/00, 1988.

/ (54) УЗЕЛ СОЧЛЕНЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРА

ПРОСТОПОПОВА р (57) Изобретение относится к машинострое-. нию. Цель изобретения — расширение технологических возможностей узла сочленения. При вращении приводных ваИзобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям манипуляторов.

Известны устройства, где сопряжение узлов манипулятора осуществляется через кинематические цепи в виде конических зубчатых пар, заключенных в корпуса, шарнирно связанные между собой.

Недостаток данных кинематических цепей заключается в том, что они имеют ограниченные возможности по степеням подвижности, сужая зону работы кинематических цепей в трехмерном пространстве.

Известен узел сочленения манипулятора, выполненный в виде внешней и внутренней шарнирно связанных между собой вилок, на противоположных сторонах внешней вилки соосно расположены вал с коническим зубчатыми колесом и осью, а на

„„5Q „„1713799 А1 лов 3 и 4 вилка 1 будет совершать линейные перемещения относительно вилки 2, при этом крутящие моменты от приводных валов передаются через пары конических зубчатых колес 6, 8 и 5, 7, которые в свою очередь через цилиндрические зубчатые колеса 11 и

12 замыкаются на вилках 1 и 2 через зубчатые рейки 13 и 14. Такое кинематическое замыкание позволяет крутящие моменты на приводных валах 3 и 4 складывать и преобразовывать в суммарную движущую силу или в зависимости от направления движения вращать -одну вилку относительно другой, при этом .исключается самопроизвольное вращение вилок относительно друг друга. 3 ил. противоположных сторонах с внутренней вилки размещены подшипники указанного . вала вилки и коническое зубчатое колесо с а подшипником для оси внешней вилки, при (Ъ этом конические зубчатые колеса вилок узла сочленения находятся в закреплении с соответствующими коническими зубчатыми колесами валов шарниров.

Особенность работы известного узла сочленения заключается в том, что кинематическое замыкание вилок узла сочленения а через конические зубчатые колеса позволяет суммировать крутящие моменты на приводныхх валах и, кроме того, не обеспечивает самопроизвольного поворота вилок одна относительно другой.

Однако недостаток данного узла сочленения заключается в. том, что вилки узла сочленения имеют степени подвижности

1713799

/ только относительно собственных осей и шарнирного соединения, что сужает функциональные возможности работы узла сочленения в трехмерном пространстве.

Целью изобретения является расшире- 5 ние технологических возможностей узла сочленения за счет увеличения числа степеней подвижностей.

Поставленная цель достигается тем, что узел сочленения манипулятора выполнен в 10 виде шарнирно соединенных между собой вилок, каждая из которых связана с соответствующим валом привода, который через передачу с коническими зубчатыми колесами связан также с соответствующим выход- 15 ным валом. Дополнительно узел сочленения снабжен двумя зубчато-реечными передачами и двумя серьгами с направляющими, в которых расположены рейки этих передач.

При этом зубчатые колеса упомянутых передач закреплены на соответствующих выход- 20 ных валах, а серьги установлены на этих валах с возможностью поворота. Причем рейки этих передач жестко связаны с соответствующими витками.

На фиг.1 показана кинематическая схе- 25 ма узла сочленения; на фиг.2 и 3 — кинематические схемы узла сочленения.

Узел сочленения (фиг.1) состоит из двух корпусов, выполненных в виде вилок 1 и 2.

Последние имеют приводные валы 3 и 4, на 30 концах которых жестко закреплены конические зубчатые колеса 5 и 6. Валы 3 и 4 имеют возможность вращения относительно собственных осей. Конические зубчатые колеса

5 и 6 в свою очередь находятся в зацеплении 35 попарно с зубчатыми колесами 7 и 8. Конические зубчатые.колеса 7 и 8 расположены на выходных валах 9 и 10, на концах которых жестко закреплены цилиндрические зубчатые колеса 11 и 12. Последние находятся 40 попарно в зацеплении с зубчатыми рейками

13 и 14. Рейка 13 жестко связана с корпусом вилки 2, а зубчатая рейка 14 — с корпусом вилки 1. На валу 9 расположена с возможностью вращения вокруг него серьга 15, 45 имеющая направляющую 16, служащую для перемещения зубчатой рейки 13 относительно серьги 15. На валу 10 в свою очередь находится аналогичная серьга 17, имеющая направляющую 18. Рейка 14 может переме- 50 щаться относительно серьги 17. Цилиндрические зубчатые колеса 11 и 12, зубчатые рейки 13 и 14, также серьга 15 и 17 с направляющими 16 и 18 образуют кинематический шарнир. 55

Узел сочленения манипулятора работает следующим образом.

При вращении приводных валов 3 и 4 (фиг,2) по часовой стрелке (если смотреть с конца валов 3 и 4) вилка 1 совершает линейные перемещения относительно вилки 2.

Крутящие моменты от приводных валов 3 и

4 передаются через пары конических зубчатых колес 6, 8 и 5, 7, которые в csoe очередь через цилиндрические зубчатые колеса 11 и

12 замыкаются на вилке 1 и 2 через зубчатые рейки 13 и 14, где преобразуются в движущую силу. Такое кинематическое замыкание позволяет крутящие моменты на приводных валах 3 и 4 складывать и преобразовывать в суммарную движущую силу.

Условно принимают вилку 1 неподвижной, тогда направляющая 18 серьги 17 будет скользить по рейке 14, при этом цилиндрические колеса 11 и 12 будут совершать вращение в противоположных направлениях, а рейка 13 будет скользить по направляющей

16 серьги 15 и перемещаться вместе с корпусом 2 относительно корпуса 1.

При вращении приводного вала 3 (фиг.3) по часовой стрелке, а вала 4 против часовой стрелки (если смотреть с конца валов 3 и 4, приняв условно, что вилка 1 находится в неподвижном положении) крутящие момен-, ты от приводных валов 3 и 4 передаются на цилиндрические зубчатые колеса 11 и 12, причем колеса 11 и 12 вращаются в одном направлении (если смотреть со стороны концов выходных валов 9 и 10). При таком вращении валов 9 и 10 цилиндрическое зубчатое колесо 11 с рейкой 13 образует кинематически замкнутую пару, которая вместе с серьгой 15 и вил кой 2 совершает вращение относительно оси вала 9. При этом коническое зубчатое колесо 6 обегает неподвижное зубчатое колесо 8, так как вилка 2 имеет возможность вращения оси вала 10, то вилка 2 совершает вращате ьное движение. Коническое зубчатое колесо 8 не совершает врашательных движений из-за того, что цилиндрические зубчатые колеса 11 и 12, входящие в зацепление с рейками 13 и 14, а также серьги 15 и 16 с направляющими 16 и

18 образуют через вилки 1 и 2 кинематически замкнутый шарнир. Вращение вилки 2 относительно оси вала 10, а вилки 1 относительно оси вала 9, может осуществляться независимо от места положения вилок, т.е. независимо находятся валы 9 и 10 соосно в кинематическом шарнире или нет.

Такая кинематика узла сочленения позволяет суммировать крутящие моменты в движущую силу (при определенном направлении движения) или суммировать крутящие моменты для вращения одной вилки относительно другой, при этом исключается самопроизвольное вращение вилок относительно друг друга.

1713799

Техническим преимуществом конструкции является расширение кинематических возможностей узла сочленения за счет ис-, пользования особых свойств кинематического замкнутого шарнира, позволяющего получить в шарнире дополнительную ли- 5 нейную степень подвижности.

Такая кинематическая конструкция. узла сочленения при использовании его в манипуляторе, особенно на конечном звене, позволяет получить более простую конст- 10 рукцию манипулятора, повысить кинематическую точность его составных частей за счет их простоты, так как узел сочленения позволяет сократитЬ часть степеней floдвижности манипуляторов. 15

Кроме того, при использовании унифицированного узла сочленения в различных манипуляторах на различных технологических процессах можно применять манипу- 20 ляторы простых конструкций, что позволяет снизить стоимость на эксплуатацию их обслуживания.

Формула изобретения

Узел сочленения манипулятора, содержащий шарнирно соединенные между собой вилки, каждая из которых связана с соответствующим валом привода, который через передачу с коническими зубчатыми колесами связан также с соответствующим входным валом,отл ича ю щи и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения числа сте-. пеней подвижности, он снабжен двумя зубчато-реечными передачами и двумя серьгами с направляющими, в которых расположены рейки этих передач, при этом зубчатые колеса упомя нутых передач закреплены на соответствующих выходных валах, а серьги установлены на этих валах с возможностью поворота, причем рейки этих передач жестко связаны с соответствующими вилками.

1713799

30

40

50

Составитель В.Простопопов

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор А.Мотыль

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 654 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5