Шаровой шарнир

 

E О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ 1 1, 57 2596

Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.09.74 (21) 2059843/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 18.10.77 (51) М. Кл г F 16С 11/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэобретений и открытий (53) УДК 621.562(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Б. Кузьмин и В. Я. Энтин (71) Заявитель (54) ШАРОВОЙ ШАРНИР

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам с пространственным перемещением, ориентацией и фиксацией рабочих органов, например манипуляторам, в которых требуется обеспечить несколько степеней свободы сочленяемых звеньев, передачу через шарнир значительных моментов под углами, автоматическое изменение поло>кения звеньев с последующей их фиксацией в требуемом поло>кении.

Известен шаровой шарнир, содержащий корпус, пяту, соединенную с подвижным элементом и снабженную кольцевым гребнем; подвижный подпятник, выполненный в виде полусферы с пазом и выступом и установленный в корпусе (1).

Недостатком указанного шарнира является отсутствие в нем гидравлических камер и коммуникаций и, следовательно, невозможность автоматического перемещения и фиксации пяты с подвижным элементом, составляющих основу действия любого мани пулятора, что существенно ограничивает область применения известного шарнира.

Известен также шаровой шарнир, содер>кащий корпус, пяту, соединенную с подвижным элементом и снаб>кенную секторным выступом, подпятник, выполненный в виде сферического сегмента, и ооразованные между ниними гидравлические камеры (2).

Недостаток указанного шарнира состоит в том, что он не обеспечивает передачу крутящего момента от корпуса шарнира пяте в связи с отсутствием между ними силовых связей. Вследствие этого пята при появлении активного или реактивного момента от подвижного элемента неизбе>кно будет вращаться в подпятнике относительно продольной оси подвижного элемента. Кроме этого, конструкция шарнира достаточно сложна, предусматривает применение ряда упругих элементов— пружин, вкладышей, гофрированной мембраны и других деталей, снижающих динамичность шарнира, его чувствительность, управля15 емость и надежность в работе.

Данное устройство по своей сущности и достигаемому результату наиболее близко изобретению.

Для расширения маневренности, повыше20 ния нагрузочной способности и надежности работы предлагаемого устройства пята в зоне соединения с подвижным элементом выполнена с меридиальным направляющим гребнем, корпус со сферической полостью выполнен с

25 направляющим опорным шлицем, а подпятник — со сферическими сегментами, имеющими паз, ответный по сечению опорному шлицу, и обеспечивающими возможность поворота подпятника вокруг центра шарнира вдоль

30 шлица, при этом гидравлические камеры or572596

3>

3 раничены — кроме сферических поверхностей пяты и корпуса — также поверхностями торцов гребня пяты, направляющего шлица и пазов подпятника.

Описанное выполнение шарового шарнира целесообразно, так как такая конструкция шарнира, сохраняя возможность ав томатического поворота пяты вокруг центра шарнира в любой плоскости, проходящей через продольную ось подвижного элемента, и фиксации пяты в требуемом положении, дополнительно обеспечивает передачу через шарнир большого крутящего момента, в том числе и под углом между продольной осью подвижного элемента и,корпусом шарнира. В конструкции шарнира отсутствуют упругие элементы и подвижные вкладыши, что повышает динамичность и надежность шарнира в ра боте.

На фиг, 1 изобра>кен описываемый шарнир с разрезом корпуса, общий вид; на фиг. 2— то же, вид спереди с разрезом по оси.

Устройство включает разъемный корпус 1, пяту 2 с направляющим гребнем, имсющую возможность поворота в подпятникс вокруг центра шарнира в плоскости гребня пяты. Подпятник состоит из двух шаровых сегментов 3 с пазами и может поворачиваться вместе с пятой в корпусе вокруг центра шарнира по направляющему шлицу 4, жестко связанному с корпусом и установленному под углом 90 к плоскости гребня пяты. Торцы гребня пяты, направляющего шлица, пазы и кольцевые,поверхности подпятника, а также сферические поверхности пяты и корпуса шарнира образуют камеры 5, заполняемые рабочей жидкостью через отверстия 6, выполненные в направляющем шлице. Эти отверстия соединены либо с нагнетающей, либо со сливной магистралью.

Если одну из камер соединить со сливной, а диаметрально противоположную камеру с нагнетающей магистралью узла подачи или слива рабочей жидкости, то, вследствие преобладания сил давления жидкости в камере высокого давления, пята с подвижным элементом будет разворачиваться вокруг центра шарнира в сторону камеры низ кого давления.

В момент перекрытия магистралей устанавливается равенство сил давления жидкости в камерах, и пята с подви>кным элементом надежно фиксируется. В зависимости от выбора камер происходит поворот либо только пяты в подпятнике относительно подпятника, который остается неподвижен, либо только подпятника вместе с пятой относительно .корпуса в направлении, перпендикулярном предыдущему. Так, например, при подаче рабочей жидкости в одну из камер под направляющим гребнем пяты, она будет поворачиваться вокруг центра шарнира между сегментами подпятника в плоскости гребня пяты. При этом подпятник остается псподви>кным. Если >ке жид кость нагнетать в одну из камер, образованную пазами подпятника, то он вместе с пятой будет поворачиваться вокруг центра шарнира в плоскости направляющего шлица, т. е. перпендикулярно предыдущей. При необходимости рабочую жидкость можно подавать одновремечно H две соседние камеры, вследствие чего пята с подвижным элементом займет некоторое промежуточное положение.

В случае, если через шарнир требуется передать крутящий момент, то он работает как карданная передача. Так, при вращении корпуса вокруг продольной оси крутящий момент через направляющий шлиц воспринимается подпятником и через гребень пяты лередается на передающий элемент. В связи с тем, что гребень пяты и направляющий шлиц располо>ксны во взаимно перспенднкулярных плоскостях, благодаря чему пята имеет возможность свободно поворачиваться в корпусе относительно центра шарнира в любой плоскости, шарнир допускает передачу крутящего момента под углом мс>кду продольными осями корпуса шарнира и подви>нного элемента.

Формула изобретения

Шаровой шарнир, содержащий корпус, пяту с гребнем, жестко связанную с подвижным элементом, например с рычагом манипулятора, подпятник и образованные между ними гидравлические камеры, соединенные попеременно с нагнетательной и сливной коммуникациями для автоматического управления положением и фиксации подвижного элемента, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью расширения маневренности, повышения нагрузочной способности и надежности работы, пята в зоне соединения с подвижным элементом выполнена с меридиальным направляющим гребнем, корпус со сферической полостью выполнен с направляющим опорным шлицем, а подпятник — со сферическими сегментами, имеющими паз, ответный по сечению опорному шлицу, и обеспечивающими возможность поворота подпятника вокруг центра шарнира вдоль шлица, при этом гидравлические камеры ограничены — кроме сферических поверхностей пяты и корпуса — также поверхностями торцов гребня пяты, направляющего шлица и пазов подпятника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 389301, кл.

F 16С 11/06, 1973.

2. Патент Франции № 833434, кл, 47b, 13, 1941,