SU1465300A1 - Манипул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в робототехнике. Целью изобретени   вл етс  повьп ение. грузоподъемности и управл емости манипул тора при сохранении массы элементов. Волновой редуктор выполнен в виде двух генераторов волн и двух гибких колес. По- бпедние установлены концентрично Друг другу и закреплены на наружном валу оси шарнира Соединени . При этом промежуточное колесо конической передачи и ведущее колесо планетарной передачи установлены на внутреннем валу оси. Зубчатый венец ведомого колеса планетарной передачи закреплен на внутренней поверхности кулачка генератора волн. 2 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в робототехнике.

Целью изобретени   вл етс  повышение грузоподъемности и управл емости манипул тора при сохранении массы .элементов.

На фиг. 1 изображена кинематическа  схема пpe u aгaeмoгo манипул тора; на фиг. 2 - шарнир манипул тора, продольный разрез.

Манипул тор содержит основание I, механическую руку, включающую подвижные звень  2-4 и схват 5, соединенные между собой и с основанием шарнирами соединени ; Каждый :i3 шарниров соединени  состоит из полого корпуса и оси, составленной из двух коаксиальных валов, установленных с возможностью вращени  друг относительно друга. Внутри каждого шарнира имеютс : волновой редуктор, планетарна  и коническа  передачи. На основании I закреплен двигатель 6 с тормозом на посто нных магнитах, .св занный посредством торсионного вала 7 с ведущим зубчатым колесом 8 конической передачи первого шарнира соединени , св зывающего основание I со звеном 2. Ведущее зубчатое колесо 8 смонтировано на подшипниковых опорах 9 основани  1 и зацепл етс  с промежуточным коническим колесом 10, закрепленным на внутреннем валу 11 - на оси шарнира соединени  и зацепленным с ведомым коническим зубчатым колесом 12, смонтированным на подшипниках 13 на ведомом звене 2 и св занным торсионным валом 14 с ведущим зубчатым колесом 15 конической зубчатой передачи следующего шарнира соединени . Внутренний вал II установлен на подшипниковых опорах 16 и 17 в отверстии наружного вала оси

сл

со

шарнира, выполненного из двух жестко фединенных частей 18 и 19. Наружный йал оси шарнира соединен с основанием ll, а на нем на подшипниках 20 и 21 монтировано ведомое звено 2. На внутреннем валу 11 на подшипнике 22 установлено ведущее зубчатое колесо 33 планетарной передачи, име пп;ее topuoBbie кулачки 24, зацепл ющиес  d сателлитами 25, также имеющими тор- itoBbte кулачки 26, установленные на т;одшипниках 27 и водилах 28, которые стираютс  на части 18 и 19 наружного

10

статор 48 второй электромагнитной , муфты,  корь 49 которой посредством шлидов 50 св зан с кулачком 30 генераторов 31 и 32 волн.

Манипул тор работает следующим образом.

В нерабочем состо нии манипул тора его подвижные звень  2-4 удерживаютс  от поворота посредством имеющегос  в двигателе 6 тормоза на посто нных магнитах. При включении двигател  6 одновременно отключаетс  его ; тормоз, при этом получают вращение

нала оси.шарнира. Сателлиты 25 зацеп- 15его торсионный вал 7, св занное с

л ютс  с ведомым зубчатым колесом 29,ним ведущее колесо 8, промежуточное

Губчатый венец которо,го нарезан на колесо 10 и ведомое колесо 12 кони|ронкостенной втулке 30, наружна  по-ческой передачи первого шарнира, тор

iepxHocTb«которой выполнена эллипти-сионный вал 14, ведущее колесо 15

iiecKoA и  вл етс  кулачком дл  гибких 20конической передачи следующего шарi

(юддмипников, образующих генераторы |31 и 32 волн. Внутренн   поверхность втулки 30 (кулачка) цилиндрическа  И опираетс  на два р да роликов 33 И 34, внутренние-дорожки качени  1дл  которых выполнены на наружных hoBepxHO-ст х частей 18 и 19 наружно- jro вала оси генератора. Гибкие под- шипники генераторов Ьолн 31 и 32

нира и т.д.,-т.е. получают вращение все элементы независимой кинемати- цепи, состо щей из конических передач и торсионных валов. От про- 25 межуточного колеса 10 конической передачи получают вращение внутренний вал 11 и св занное с ним через шлицы 39, кулачковую полумуфту 40 и кулачки 24 ведущее зубчатое колесо 23

1расположейы внутри гибкого зубчатого зо планетарной передачи, зацепленнь1:е с

колеса 35 и насаженного на него гиб- :кого зубчатого колеса 36, имеющих равные числа зубьев, но отличающихс  коэффициентами смещени . Гибкие ко- :леса 35 и 36 жестко соединены с на- ружным в.алом оси шарнира и зацеплй- ютс  соответственно с жесткими коле- :сами 37 и 38, св занными с ведомым звеном 2. На конце внутреннего вала И имеютс  шлицы 39, по которым базируетс  кулачкова  полумуфта 40, нагруженна  пружиной 41 из электромагнитных муфт. Посредством кулачков 24 полумуфта 40 св зывает

ним сателлиты 25 и ведомое зубчатое колесо 29, совмещенный с ним кулачок 30 и гибкие подшипники. Враща сь, генераторы ЗГ и 32 волн деформируют

2,; неподвижные концентрически установленные гибкие колеса 35 и 36, которые зацепл  сь с жесткими колесами соответственно 37 и 38, сообщают им вращательное движение. Вместе с жестки40 ми колесами 37 и 38 вращаетс  св занное с ними звено 2, установленное на подшипниках 20 и 21. Вместе с ведомым звеном 2 поворачиваетс  вокруг оси шарнира ведомое колесо 12 конивну-тренний вал 11 с ведущим зубчатым g ческой передачи, обкатыва сь по про- колесом 23 планетарной передачи. На наружной поверхности кулачковой полумуфты 40 нарезаны шлицы 42,- по которым базируетс  втора  кулачкова  полумуфта 43, нагруженна  пружиной 44 электромагнитного переключател , а его два соленоида 45 и 46, смонтированные на внутренней поверхности части 19 наружнего вала оси шарнира, имеют общий  корь 47, установленный с возможностью взаимодействи  с полумуфтой 43 .

На части 19 наружнего вала оси . шарнира соединени  закреплен также

межуточному колесу 10. Если кулачкова  полумуфта 43 не соединена с кулачками 26 сателлитов 25, то последние вращаютс  на своих подшипни- 50 ках 27 относительно водил 28, смонтированных в половинах оси шарнира,.. Б этом случае ведомое колесо 29 планетарной передачи, св занный с ним кулачо.к 30 и гибкие подшипники генераторов 31 и 32 волн получают вращение , противоположное вращению ведущего зубчатого колеса 23 планетарной передачи и промежуточного колеса 10 конической передачи. Соответствен

55

статор 48 второй электромагнитной , муфты,  корь 49 которой посредством шлидов 50 св зан с кулачком 30 генераторов 31 и 32 волн.

Манипул тор работает следующим образом.

В нерабочем состо нии манипул тора его подвижные звень  2-4 удерживаютс  от поворота посредством имеющегос  в двигателе 6 тормоза на посто нных магнитах. При включении двигател  6 одновременно отключаетс  его ; тормоз, при этом получают вращение

нира и т.д.,-т.е. получают вращение все элементы независимой кинемати- цепи, состо щей из конических передач и торсионных валов. От про- 5 межуточного колеса 10 конической передачи получают вращение внутренний вал 11 и св занное с ним через шлицы 39, кулачковую полумуфту 40 и кулачки 24 ведущее зубчатое колесо 23

планетарной передачи, зацепленнь1:е с

ним сателлиты 25 и ведомое зубчатое колесо 29, совмещенный с ним кулачок 30 и гибкие подшипники. Враща сь, генераторы ЗГ и 32 волн деформируют

неподвижные концентрически установленные гибкие колеса 35 и 36, которые зацепл  сь с жесткими колесами соответственно 37 и 38, сообщают им вращательное движение. Вместе с жесткими колесами 37 и 38 вращаетс  св занное с ними звено 2, установленное на подшипниках 20 и 21. Вместе с ведомым звеном 2 поворачиваетс  вокруг оси шарнира ведомое колесо 12 кони g ческой передачи, обкатыва сь по про-

межуточному колесу 10. Если кулачкова  полумуфта 43 не соединена с кулачками 26 сателлитов 25, то последние вращаютс  на своих подшипни- 50 ках 27 относительно водил 28, смонтированных в половинах оси шарнира,.. Б этом случае ведомое колесо 29 планетарной передачи, св занный с ним кулачо.к 30 и гибкие подшипники генераторов 31 и 32 волн получают вращение , противоположное вращению ведущего зубчатого колеса 23 планетарной передачи и промежуточного колеса 10 конической передачи. Соответствен55

но, имеет противоположное вращение ведомое звено 2.

Дл  реверсировани  звена 2 подаетс  напр жение, на статор 48 и на , один из соленоидов, например 45, электромагнитного переключател , Пр этом  корь 49, прит гива сь к статору , фиксирует относительно ведущего звена (основани  1) кулачок 30 генераторов волн, а следовательно весь волновой редуктор и ведомое звено 2 В то же врем   корь 47, смеща сь вправо (по чертежу) выводит из соеднени  полумуфту 40 с кулачками 24 ведущего зубчатого колеса 23 планетарной передачи, тем самым разрыва  передачу движени  к нему от внутреннего вала 11. Это необходимо дл  уменьшени  окружных скоростей зубчатых колес и облегчени  работы кулачков . После этого отключаетс  статор 48 и соленоид 45, и подаетс  напр жение на соленоид 46. Якорь 47 при этом перемещаетс  влево (по чертежу) преодолева  сопротивление пружины 44, одновременно вводит в соединение с кулачками 24 и 26 соответственно полумуфты 40 и 43. Тем самым ведущее и ведомое зубчатые колеса 23 и 29 и сателлиты 25 превращаютс  в один блок, св занный с внутренним валом 11 и вращающийс  с его частотой как одно целое. В этом случае кулачок 30 генераторов воль имеет то же направление вращени , что и промежуточное колесо 10 конической передачи. Соответственно, то же направление вращени  имеет и звено 2, Если услови м работы манипул тора ведомое звено 2 не должно вращатьс  относительно оси шарнира, то как и при реверсировании, посредством соленоида- 45,  кор  47 и полумуфты 40 рассоедин ютс  ведущее зубчатое .колесо 23 планетарной передачи и внутренний вал 11, и одновременно при помощи статора 48 и  кор  49 фиксируетс  кулачок 30 генераторов волн. При этом волновой редуктор тер ет способность передавать движение, а ведомое Звено 2 неподвижно относительно оси шарнира.

Управление шарнирами  вл етс  независимым и каждый из них посредством электромагнитного переключател  и электромагнитной муфты может пере-; давать пр мое вращение, обратное вращение или фиксировать звень  одно

653006

относительно другого. При этом независима  кинематическа  цепь, состо ща  из торсионных валов и конических g передач, посто нно работает и передает вращение до тех пор, пока работает приводной двигатель-6. При отключении двигател  6 срабатывает его тормоз на посто нных магнитах, неза- 10 висима  кинематическа  цепь затормаживаетс  и все звень  фиксируютс . Дл  более надежной фиксации звеньев, особенно наход щихс  под нагрузкой, можно подавать напр жение на статор 15 48 электромагнитной муфты.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Манипул тор, содержащий основание, механическую руку в виде звеньев,шар- 20 нирно соединенньрс между собой, с основанием и с захватом, при этом каждый шарнир соединени  включает ось, состо щую из двух коаксиальных валов , установленных с возможностью 25 вращени  друг относительно друга, волновой редуктор, жесткие колеса которого св заны с ведомым звеном механической руки, планетарную передачу , коническую передачу с ведущим, 30 промежуточным и ведомым колесами, а также две электромагнитные муфты и торсионные валы, причем ведущее и ведомое колеса конической передачи установлены соответственно на веду- 35 Щем и ведомом звень х механической руки, а конические передачи всех шарниров соединени  св заны между собой и с выходным элементом привода, . установленного на основании посред- 40 ством торсионных валов, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  грузоподъемности при сохранении массы шарниров, волновой редуктор выполнен в виде двух гене- 45 раторов волн и двух гибких колес, установленных концентрично друг другу и закрепленных на наружном валу оси шарнира соединени , а промежуточное колесо конической передачи и ведущее 0 колесо планетарной передачи установлены на внутреннем валу оси, причем зубчатый венец ведомого колеса планетарной передачи закреплен на внутренней поверхности кулачка генерато- 5 РЗ волн, а наружный вал оси щарнира соединени  выполнен из двух частей, соединенных между собой водилом планетарной передачи, при этом электромагнитные муфты установлены соответственно на наружном валу с возможностью взаимодействи  с кулачком генераторов волн и на внутреннем валу с возможностью поочередного взаимодействи  посредством дополнительно введенного электромагнитного переключател  с ведущим колесом и сател- t; литом планетарной передачи,

   9 81011121ЫЧ 15

   Гг

   ч 5

   le vr

   5 5;

   fn