Шаровой шарнир

нп 572596 Соаэ Советских Социалистических Республик(51) М.Кл. Г 1/О исоединеннем заявкиГосударственный комитет Совета Министров СССР(23) ПриоритетОпубликовано 15.09.77. Бюллетень34Дата опубликования описания 18,10.77 УДК 621.562(088.8) по делам иэобретен открытий) ШАРОВОЙ ШАРНИ дер иж- высни 30 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 полокения звеньев с последующей их фиксацией в требуемом полокении,10Известен шаровой шарнир, содержащий корпус, пяту, соединенную с подвижным элементом и снабженную кольцевым гребнем; подвижный подпятник, выполненный в виде полусферы с пазом и выступом и установлен 1 ный в корпусе 1.Недостатком указанного шарнира является отсутствие в нем гидравлических камер и коммуникаций и, следовательно, невозможность автоматического перемещения и фиксации пя ты с подвижным элементом, составляющих основу действия любого манипулятора, что существенно ограничивает область применения известного шарнира.Известен также шаровой шарнир, со кащий корпус, пяту, соединенную с подв ным элементом и снабкенную селекторным тупом, подпятник, выполненный в виде сферического сегмента, и ооразованные между ними 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 неизбежно 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, управляемость и надежность в работе.Данное устройство по своей сущности и достигаемому результату наиболее близко изобретению.Для расширения маневренности, повышения 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 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 ог5 10 15 20 25 30 3 40 45 50 55 3раничены - 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 упрутие элементы и подвижные вкладыши, что повышает динамичность и надежность шарнира в работе,На фиг, 1 изображен 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 направляюпцв 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 низкого давления. В момент перекрытия магистралей устанавливается равенство сил давления жидкости в камерах, и пята с подвикным 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 неподвижным, Если ке жидкость 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 в 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 располоксны 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 между продольными осями корпуса шарнира и подвижного 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 й 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 греб. ня пяты, направляющего шлица и пазов под. пятника.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство389301, кл. Г 16 С 11/06, 1973.2, Патент Франции833434, кл, 47 Ь, 13, 1941,