Узел сочленения манипулятора простопопова

(51) ТЕНИЯ ИСАНИЕ АВТОРСКОМУ ЛЬСТВУ нах с вн пники ук зубчатое ешней ви колеса в акреплен ми зубча треннеи занного, колесо с лки, при лок узла и с соотыми коизвестного узла в том, что кинемак узла сочленения ые колеса позволяе моменты на прио, не обеспечивает рота вилок одна отанного узла сочлем, что вилки узлаени подвижности ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения(56) Авторское свидетельство СССР М 1468740, кл. В 25 3 9/00, 1988,(54) УЗЕЛ СОЧЛЕНЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРА ПРОСТОПОПОВА(57) Изобретение относится к машинострое-. нию. Цель изобретения - расширение технологических возможностей узла сочленения. При вращении приводных ваИзобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям манипуляоров. 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,5 Ц 1713799 А 1 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 сторо вилки размещены подши вала вилки и коническое подшипником для оси вн этом конические зубчатые сочленения находятся в э ветствующими конически лесами валов шарниров,Особенность работы сочленения заключается тическое замыкание вило через конические зубчат ет суммировать крутящи водных валах и, кроме тог самопроизвольного пово носительно другой.Однако недостаток д нения заключается в. то сочленения имеют стептолько относительно собственных осей ишарнирного соединения, что сужает функциональные возможности работы узла сочленения в трехмерном пространстве.Целью изобретения является расширение технологических возможностей узла сочленения за счет увеличения числа степенейподвижностей,Поставленная цель достигается тем, чтоузел сочленения манипулятора выполнен в 10виде шарнирно соединенных между собойвилок, каждая из которых связана с соответствующим валом привода, который черезпередачу с коническими зубчатыми колесами связан также с соответствующим выходным валом, Дополнительно узел сочлененияснабжен двумя зубчато-реечными передачами и двумя серьгами с направляющими, вкоторых расположены рейки этих передач.При этом зубчатые колеса упомянутых передач закреплены на соответствующих выходных валах, а серьги установлены на этихвалах с возможностью поворота, Причемрейки этих передач жестко связаны с соответствующими витками,На фиг,1 показана кинематическая схема узла сочленения; на фиг.2 и 3 - кинематические схемы узла сочленения.Узел сочленения (фиг.1) состоит из двухкорпусов, выполненных в виде вилок 1 и 2.Последние имеют приводные валы 3 и 4, на 30концах которых жестко закреплены конические зубчатые колеса 5 и 6. Валы 3 и 4 имеютвозможность вращения относительно собственных осей. Конические зубчатые колеса5 и 6 в свою очередь находятся в зацеплении 35попарно с зубчатыми колесами 7 и 8. Конические зубчатые колеса 7 и 8 расположенына выходных валах 9 и 10, на концах которыхжестко закреплены цилиндрические зубчатые колеса 11 и 12. Последние находятся 40попарно в зацеплении с зубчатыми рейками13 и 14. Рейка 13 жестко связана с корпусомвилки 2, а зубчатая рейка 14 - с корпусомвилки 1. На валу 9 расположена с возможностью вращения вокруг него серьга 15, 45имеющая направляющую 16, служащую дляперемещения зубчатой рейки 13 относительно серьги 15, На валу 10 в свою очередьнаходится аналогичная серьга 17, имеющаянаправляющую 18. Рейка 14 может перемещаться относительно серьги 17. Цилиндрические зубчатые колеса 11 и 12, зубчатыерейки 13 и 14, также серьга 15 и 17 с направляющими 16 и 18 образуют кинематическийшарнир. 55Узел 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 свою 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 вилкой 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 вращательных 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 17 Техническим преимуществом конструкции является расширение кинематических возможностей узла сочленения за счет ис-, пользования особых свойств кинематического замкнутого шарнира, позволяющего получить в шарнире дополнительную ли нейную степень подвижности.Такая кинематическая конструкция. уз-. ла сочленения при использовании его в манипуляторе, особенно на конечном звене, позволяет получить более простую конст рукцию манипулятора, повысить кинематическую точность его составных частей за счет их простоты, так как узел сочленения позволяет сократитЬ часть степеней подвижности манипуляторов. 15 Кроме того, при использовании унифицированного узла сочленения в различных манипуляторах на различных технологических процессах можно применять манипу 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 йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения числа степеней 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 иг 5 Составитель В,ПростопТехред М.Моргентал орректор А.О дактор А.Мотыль ко изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,Зэказ 654ВНИИПИ Гос Тираж рственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССР аушская наб 4/5