Шарнир манипулятора

(19) (11 ЕНИ ТЕПЬСТВУ К АВТОРСКО ия, прич влены на од углом ожностью осей, а енциалов ЬюЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ И(54)(57) 1. ШАРНИР МАНИПУЛЯТОРА,содержащий двигатель, два коническихдифференциала с общей осью солнечных колес и взаимно сблокированными водилами, о т л и ч а ю щ и й ;с я тем, что, с целью повышениянадежности, каждый дифференциалснабжен паразитными колесами и механизмами их расцеплеи ем паразитные колеса устано водилах дифференциалов п 45к оси шарнира с воэм перемещения вдоль своих солнечные колеса диффер сблокированы между собой,2. Шарнир по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей,он снабжен вторым двигателем и третьим коническим дифференциалом, водило которого сблокировано с водиламидвух других дифференциалов, причемвторой двигатель расположен на этом.водиле.Нзобретение относится к манипуляторам и может быть использовано вразличных областях техники. Известен шарнир манипулятора, содержащий два конических дифференциала с общей осью солнечных колес и взаимно сблокированными водилами.При повороте ведомого рычага относительно опорного происходит обкатывание цилиндрических колес без их поворота вокруг своих осей, что гарантирует отсутствие паразитноговращения приводных валов на ведомомрычаге, а следовательно, и незави симость их движений от поворота (.11.Недостатками известногб устройст-. ва являются сложность конструктивного решения и низкая технологичность изготовления деталей модуля большое количество промежуточных колес, слож.ность изготовления блоков колес и т.д./; необходимость в индивидуальном двигателе и редукторе для каждого из перемещений для обеспечения независимости направления вращений малая жесткость из-за неизбежных зазоров в передачах и узлах сбпряжения; ограниченные технологические 1 О 25 возможности; значительные габаритыиз-за наличия двух осей в шарнире,отсутствие механической блокировкиот самопроизвольного перемещениязвеньев при отключенных двигателяхили неисправных тормозах.Цель изобретения - повышение надежности работы и расширение технолагических возможностей манипу-лятора.Для достижения поставленной целив шарнире манипулятора, содержащемдвигатель два конических дифференциала с общей осью солнечных колеси взаимно сблокированными водиЛами,каждый дифференциал снабжен паразитннми колесами и механизмами ихрасцепленияпричем параэитные колеса установлены на водилах дифференциалов под углом 45 к оси шаронира с возможностью перемещениявдоль своих осей, а солнечные колеса дифференциалов сблокированы между СОбой,Кроме того, шарнир манипулятораснабжен вторым двигателем и третьимконическим дифференциалом, водилокоторого сблокировано с водиламидвух других дифференциалов, причемвторой двигатель расположен.на этомводиле.ЪНа фиг. 1 изображен основной шарнир манипулятора; на фиг, 2 - манипулятор с шарниром из трех дифференциалов; на Фиг. 3 - то же, с двумя двигателями; на фиг. 4 - то же, с одним двигателем и двумя шарнирами.Шарнир состоит из оси 1 шарнира, соединяющей опорный 2 и ведомый 3 3040455060 рычаги, которые связаны с водиламк4 и 5 первогодифференциала.На оси1 шарнира установлен блок солнечных колес 6 первого дифференциала,кинематически связанный с ведущим 7 и ведомым 8 сателлитами черезпаразитные колеса 9 - 12, установленные на водилах 4 и 5 под углом45 и управляемые электромагнитами13 - 16. Соосно с блоком солнечныхколес б установлен блок солнечныхколес 17 второго дифференциала,детали которого - водила 18 и 19,сателлиты 20 и 21, паразитные колеса 22 - 25 и электромагниты 2629 аналогичны пс конструкции и соосны деталям первого дифференциала.Водила 4 и 18, 5 и 19 сблокированы концентричными валами 30, 31 и32,33, которые имеют элементы 34.и 35 стыковки с двигателем и другимиисполнительными или передаточнымизвеньями манипулятора.Шарнир работает следующимобразом.В исходном состоянии (Фиг, 1)оба дифференциала заблокированы паразитными колесами, поэтому независимо От состояния двигателя (непоказан ) исполнительные звенья манипулятора находятся в состояниипокоя и внешние усилия не могут вывести их из него.Для поворота водила 5 и 19 вокругоси 1 необходимо вывести из зацепления соосные паразитные колеса 9и 22 или 12 и 25 обоих дифференциа"лов, установленные на водилах 4 и 18,что достигается включением соответствующих электромагнитов 13 и 26или 16 и 29. Сцепление с валом двигателя осуществляется элементом 34стыковки, которым Может быть электромагнитная муфта порошкового типа.Выборка люфтов происходит автоматически за счет разности скоростей,(пробуксовки ) в муфтах сцепления с валами 30 и 31, а следовательно, и скоростей водил 5 и 19.Зазоры в кинематической цепи выбираются за счет встречного вращенияпаразитных колес, так как. солнечные колеса сблокированы. При повороте водил 5 и 19 ведомые сателлиты8 и 21 и выходные валы 32 и 33 остаются неподвижными, так как онизаблокированы паразитными колесами10, 11 и 23,24Для передачи вращения ведомомусателлиту 8 и валу 32 электромагнитами 13 и 14 выводятся из зацепления паразитные колеса 9 и 10,Аналогично действуют элементывторого дифференциала.Таким образом, шарнир работаетот двигателя одностороннего вращения, а все необходимые направлениявыходных перемещений достигаютсявключением и выключением паразитных колес дифференциалов.На Фиг. 2 изображен модульныйманипулятор, имеющий один двигатель и один шарнир, в который вотличие от шарнира на Фиг, 1 введентретий дифференциал, состоящий изсолнечных колес 36, жестко связанных с плечами опорной вилки 37,водила 38, на котором установленыпараэитные колеса 39 и ведущий сателлит 40, связанный с валом 41 двигателя электромагнитной муфтой. Валдвигателя соединяет водило 38 с водилами основных дифференциалов 4и 18 (фиг. 1 ). Ведомый сателлит первого дифференциала жестко связан струбчатым валом 42, установленным наподшипниках на водиле, Ведомый сателлит второго дифференциала связанпередачей винт - гайка со вторымтрубчатым рычагом 43, вставленнымв вал 42. Гайка снабжена штифтом 44,входящим в продольный паз рычага 43.На рычаге 43 закреплен схват 45.Манипулятор имеет четыре степени.подвижности; качание (1 и Н ) во"круг взаимно перпендикулярных осей,ротацию руки ( ) и удлинение руки (У),На фиг. 3 изображен модульный манипулятор, содержащий -плечо, ло.коть, кисть, схват, три шарнира,.А, б и 8 й два двигателя, Манипулятор имеет восемь основных и два дополнительных перемещения схватас деталью. Особенностью манипулятора является способность изменятьположение рабочей плоскости рукиблагодаря наличию в шарнире А третьего дифференциала с осью, перпендикулярной общей оси основных дифференциалов.Качание, ротация и удлинениеплеча достигается за счет положения паразитных колес основных дифференциалов (фиг, 1 ), Шарнир б анало, гичен шарниру А и используется для поворота и качания локтя руки. Выход,ные сателлиты шарнира б связаны с входными сателлитами шарнира б концентрическими валами. Шарнир В аналогичен шарниру, изображенному на фиг 2), и используется для качания и ,ротации кисти руки, а также смыкания .губок схвата. Дополнительное перемещение - вращение детали, зажатой в центрах станка или приспособления, вокруг своей продольной оси достигается деблокированием выходных сателлитов в шарнире А и выходных сателлитов в шарнире Ь движением по ворота локтя руки от двигателя 46 через шарнир б, Изменение положения рабочей плоскости руки достигается ее поворотом от двигателя 47 через шарнир А На Фиг. 4 изображен оптимальныйвариант модульного манипулятора, способного работать как в сферическойтак и в цилиндрической системе координат, который имеет шесть основ н х и две дополнительные степениподвижности от одного двигателя через два шарнира Г и дШарнир А аналогичен шарниру,изображенному на Фиг. 1, и содержит 0 два дифференциала, один входной идва выходных вала, обеспечивающихкисти ориентирующие движения: ротацию и качание. Шарнир .Г содержитчетыре дифференциала, имеющих общее 5 водило 48 и водила.49 и 50, блокирующие соответственно, два основныхдифференциала (внутренних ) и двадополнительных (наружных). Оба воднола разнесены под углом около 90, 20 при этом ось сателлитов основныхдифференциалов почти совпадают сосью двигателя 51,. а ось сателлитовдополнительных дифференциалов перпендикулярна им; Рука 52 является 25 телескопической, с приводом от большего сателлита основных дифференциалов, а малый сателлит соединен счерез концентричный вал с входнымвалом шарнира , Шарнир Г обеспечивает руке манипулятора четырестепени подвижности: удлинение, качание вокруг оси 53 шарнира Г ввертикальной плоскости, вращениевокруг вертикальной оси, подъеми опускание.Малый выходной сателлит шарнира Д используется для дополнительного движения губок схвата, смы.кания и размыкання, а большой дляротации кисти40 Для получения дополнительногодвижения, а именно поворота предварительно зажатой в центрах детали,необходимо деблокировать входныесателлиты шарнира Д и выходные са теллиты шарнира Г в основных дифференциалах и обеспечить удлинениеруки большим сателлитом основного диФФеренциала. Технико-экономические преимущества 50предлагаемого шарнира манипулятор апо сравнению с известными заключаются в высокой степени унификации эасчет однотипных деталей, пониженныхтребованиях к точности изготовленияколес и узлов, технологичности изготовления; в повышении жесткости узлов в шарнире эа счет выборки люфтов и зазоров встречными вращениямиколес наличии механического реверФ60 са, упрощающего систему и алгоритмуправления манипулятором; высокойстатической и динамической устой"чивости (противовесе и одностороннемв ащении ротора двигателя ) более 65 полном использовании мощности дврви1057274 фи гателя", высокой маневренности и быстродействии за счет механического реверса движений; полной без= опасности при аварийных ситуациях в системе управления и двигателе; возможности компоновки различных поназначению манипуляторов; пониженныхтребованиях к муфтам сцепления,так как остаточный силовой моментв них не опасен.ка 8 Тираж 1081ИИПИ Государственного комитета СССпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Рауюская наб , д Подписно филиал ППП "Патент", г. Ужго Проектная