Шарнир манипулятора

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании подвижных соединений звеньев манипуляционных механизмов Целью изобретения является повышение точности позиционирования ведомого звена и улучшение динамических характеристик за счет уменьшения длины кинематических цепей , связывающих ведущее и ведомое звенья При подаче з,нер| ии к статору 3 воз

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ F С К ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 25 J 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СЗИДЕТЕЛЬСТБУ

Г

Lp

У у (21) 4300889/08; 4311074/08 (22) 07.07.87 (23) 17.08,87 (46) l5.05,92, Бюл. N 18 (71) Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (72) О.И,Поздняков, В.П.Степанов, В,Б.Великович, С.А. Родионов и И.В. Калабин (53) 621.229.72(088.8) (56) Заявка ФРГ

N 3303555,,кл. В 25 J 17/02. 1984. !!

Ы, 1733233 А1 (54) ШАРНИР MAH ИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании подвижных соединений звеньев манипуляционных механизмов, Целью изобретения является повышение точности позиционирования ведомого звена и улучшение динамических характеристик за счет уменьшения длины кинематических цепей, связывающих ведущее и ведомое звенья, При подаче нер ии к статору 3 возV (л) (,) Э (лЭ (л) 1733233 никает планетарное движение катящегося полого ротора 4. При этом сателлиты 5 двух планетарных механизмов, передающих каждый половину суммарного силового потока, образуют зубчатое зацепление с центральными зубчатыми колесами 11 и вызывают медленное вращение ведомого звена 1, с которым жестко связаны колеса

11. Дополнительная кинематическая цепь

12, связывающая сателлиты 5 планетарных

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании подвижных соединений звеньев манипуляционных.механизмов.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти позиционирования ведомого звена и улучшение динамических характеристик за счет уменьшения длины кинематических цепей, связывающих ведущее и ведомое звенья, 10

На фиг.1 представлен шарнир с эксцентриковым валиком, поперечное сечение: на фиг.2 — шарнир с пальцем. поперечное сечение; на фиг,З вЂ” шарнир с шариком. поперечное сечение; на фиг.4 — шарнир с зубчатой 15 передачей, поперечное сечение.

Шарнир содержит ведомое 1 и ведущее

2 звенья. Соосно шарниру установлен статор 3 электродвигателя с катящимся полым ротором 4, причем статор 3 жестко связан с 20 ведомым звеном 1, На торцах ротора 4 симметрично установлены сателлиты 5 планетарных зубчатых механизмов. При этом сам ротор 4 выполняет роль водила этого планетарного зубчатого механизма, Внутри катя- 25 щегося полого ротора 4 на роликовых опооах качения установлена эксцентриковая ось 6, торцы 7 и 8 которой также установлены в опорах качения на ведущем звене 2. На ведущем звене 2 установлены 30 диаметрально противоположно датчик 9 системы управления и управляемый тормоз

10. При этом выходные валы датчика 9 и тормоза 10 жестко связаны с торцами 7 и 8 соответственно эксцентриковой оси 6. На 35 ведомом звене 1 соосно статору 3 установлены два центральных зубчатых колеса 11, которые образуют зубчатое зацепление с сателлитами 5, Каждый планетарный зубчатый механизм, расположенный с соответст- 40 вующего торца катящегося полого ротора 4. имеет дополнительную кинематическую цепь 12, соединяющую соответствующий сателлит 5 с соответствующим диском 13, которые в свою очередь жестко связаны с 45 ведущим звеном 2. Дополнительная кинематическая цепь 12 может быть выполнена механизмов с дисками 13, определяет наличие планетарного движения ротора 4. При этом эксцентриковая ось 6 за счет жесткой связи с датчиком 9 системы управления позволяет определять положение ведомого звена 1 относительно ведущего звена 2, Управляемый тормоз 10 позволяет стопорить ведомое звено 1 относительно ведущего звена 2 в заданном положении. 4 з.п. ф-лы, 4 ил, в виде эксцентрикового валика 14, который установлен на опорах качения в каждом сателлите 5 и диске 13 (фиг.1). Эксцентриситет валика 14 равен эксцентриситету эксцентриковой оси 6.

На фиг.2 изображен иной вариант исполнения дополнительной кинематической цепи 12. В данном случае используются пальцы 15, которые подвижно установлены в дополнительно выполненных глухих отверстиях 16 на дисках 13 и без зазора установлены в других дополнительно выполненных на сателлитах 5 глухих отверстиях 17. При этом диаметр отверстий 17 равен сумме эксцентриситета оси 6 и диаметра пальца 15, Следующий вариант использования цепи 12 представлен на фиг,З. В данном случае используюся шарики 18, которые без зазора установлены в дополнительно выполненных в сателлитах 5 и дисках 13 сферических лунках 19, Расстояние между центрами кривизны этих лунок 19 равно эксцентриситету оси 6.

На фиг.4 представлено выполнение кинематической цепи 12 в виде внутреннего зубчатого зацепления цилиндрических колес 20 и 21. При этом зубчатые колеса 20 жестко связаны с катящимся полым ротором 4, а зубчатые колеса 21 с внутренними зубчатыми венцами установлены соосно шарниру и жестко связаны с ведущим звеном 2. Межцентровое расстояние в каждом зубчатом зацеплении колес 20 и 21 равно эксцентриситету оси 6.

Шарнир работает следующим образом.

При подаче энергии к статору происходит планетарное вращение катящегося полого ротора 4. Это планетарное движение представляет собой суммирование двух движений — вращения ротора 4 относительно статора, которое определяется наличием электрического поля электродвигателя, и вращения ротора 4 относительно собственной эксцентричной оси, которое определяется наличием дополнительно введенной кинематической цепи 12, При этом поток

1733233 мощности распределяется на два равнозначных потока, передаваемых планетарными зубчатыми механизмами, которые расположены с торцов ротора 4. Сателлиты

5, обегая центральные зубчатые колеса 11 этих планетарных механизмов, обеспечивают их вращение вместе с ведомым звеном

1. При планетарном вращении катящегося полого ротора 4 происходит быстрое вращение эксцентричной оси 6. Связанный с этой осью датчик 9 системы управления позволяет отсчитывать относительное положение звеньев 1 и 2, наприм, р абсолютное значение угла поворота ведомого звена 1 относительно ведущего звена 2, а также скорость изменения значения этого угла, При включении управляемого тормоза 10 происходит стопорение эксцентриковой оси 6. Вследствие этого стопорится в заданном положении шарнир, так как катящийся полый ротор

4 не будет иметь одного из слагаемых движений, а следовательно. и суммарного планетарного движения. Предлагаемые варианты использования дополнительной кинема ической цепи 12 с помощью эксцентрикового валика 14, пальцев 15, шариков

19 либо зубчатых колес 20 и 21 определяют вращение ротора 4 относительно собственной оси, а сами они также совершают планетарное движение, Использование в шарнире электродвигателя с катящимся ротором совместно с планетарными механизмами и дополнительной кинематической цепью, связывающей сателлиты этих механизмов с ведущим звеном, позволяет получить движение ведомого звена с малои скоростью и высоким крутящим моментом при условии управления движением ведомого звена по скорости вращения быстроходного ротора электродвигателя.

Формула изобретения

1. Шарнир манипулятора. содержащии ведущее и ведомое звенья, электродвигатель, размещенный коаксиально продольной оси шарнира, статор которого жестко связан с ведущим звеном, а ротор кинематически связывает ведущее и ведомое звенья при помощи двух симметрично расположенных относительно торцов ротора планетарных зубчатых механизмов, входные элементы которых жестко связаны с ротором, а выходные элементы — водила жестко связаны с ведомым звеном, а также ,= тчик системы управления. который установлен на ведущем звене, а его выходной вал жестко связан с одним из торцов ротора, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что, с целью повышения точности позиционирования ведомого звена и улучшения динамических характеристик за счет уменьшения длины кинематических цепей, связывающих ведущее и ведомое звенья, он снабжен управляемым тормозом и эксцентриковой осью, а элект5 родвигатель выполнен с катящимся полым ротором, внутри которого расположена на дополнительно введенных опорах эта эксцентриковая ось, торцы которой жестко связаны соответственно с выходным валом

10 датчика системы управления и с выходным валом управляемого тормоза, корпус которого жестко установлен на ведущем звене, при этом сателлиты планетарных механизмов жестко связаны с катящимся полым ро15 тором электродвигателя и соосны с ним. центральные колеса этих механизмов жестко установлены на ведомом звене соосно со статором, а сателлиты связаны с ведущим звеном дополнительно введенной кинема20 тической цепью, 2. Шарнир поп.1, отл ича ющийся тем, что каждая дополнительно введенная кинематическая цепь выполнена в виде установленного на дополнительно введенных

25 опорах качения эксцентрикового валика, эксцентриситет которого равен эксцентриситету указанной эксцентрлковой оси, причем продольная ось этих опор параллельна продольной оси шарнира, 30 . 3. Шарнир по пп.1 и ", о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждая дополнительно введенная кинематическая цепь выполнена в виде пальца, продольная ось которого параллельна продольной оси шарнира, один конец

35 которого подвижно установлен в дополнительно выполненном глухом отверстии ведущего звена, а другой установлен без зазора в дополнительно выполненном глухом отверстии сателлита планетарного ме40 ханизма, причем диаметр .-лухого отверстия в сателлите равен сумме величин эксцентриситета эксцентриковой оси и диаметра пальца, 4, Шарнир по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и й45 с я тем, что каждая дополнительно введенная кинематическая цепь выполнена в виде шарика, расположенного без зазора в дос полнительно выполненных в сателлите и на ведущем звене сферических лунках, центры

50 кривизны которых расположены на расстоянии, равном эксцентриситету эксцентриковой оси, 5. Шарнир пао пп.1 — 4, о тл и ч а ю щи йс я тем, что каждая дополнительно введен55 ная кинематическая цепь выполнена в виде внутреннего зубчатого зацепления двух цилиндрических колес, одно из которых.имеющее внешний зубчатый венец, жестко связано с катящимся полым ротором электродвигателя, а другое. имеющее внутрен7 ний зубчатый венец, установлено соосно с продольной осью шарнира и жестко связано с ведущим звеном. причем ме>кцентро8 вое расстояние в этом зацеплении колес равно эксцентриситету эксцентриковой оси.

1733233 50

Редактор А.Маковская

Заказ 1628 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

I

Составитель А. Уваров

Техред М.Моргснтал Корректор Н. Ревская

1 !