Манипулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 0 19) 9/06, В 25 1 17/00 ИСА ДЕТЕЛЬСТ А ВТОРСКОМУ итут ССС 198 шино овано тения мнос машино ьзова ся равляемоении мастора; проГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится кстроению и может быть испольв робототехнике, Целью иэобрявляется повышение.грузоподь Изобретение относитсястроению и может быть испв робототехнике,Целью изобретения являшение грузоподъемности и манипулятора при сохра сы .элементов.Иа фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого манипуля на фиг. 2 -шарнир манипулятора, дольный разрез.Манипулятор содержит основание 1, механическую руку, включающую подвижные звенья 2-4 и схват 5, соединенные между собой и с основанием шарнирами соединения; Каждый з шарниров соединения состоит из полого корпуса и оси, составленной из двух коаксиальных валов, установленных с возможностью вращения друг относительно друга. Внутри каждого шарнира имеются: волновой редуктор, планетар и управляемости манипулятора при сохранении массы элементов. Волновойредуктор выполнен в виде двух генераторов волн и двух гибких колес. 11 оследние установлены концентричнодруг другу и закреплены на наружномвалу оси шарнира соединения. 11 риэтом промежуточное колесо коническоипередачи и ведущее колесо планетарнойпередачи установлены на внутреннемвалу оси. Зубчатый венец ведомогоколеса планетарной передачи закрепленна внутренней поверхности кулачка генератора волн, 2 ил. 2ная и коническая передачи. На основании 1 закреплен двигатель 6 с тормозом на постоянных магнитах, .связанный посредством торсионного вала 7 с ведущим зубчатым колесом 8 конической передачи первого шарнира соединения, связывающего основание 1со звеном 2, Ведущее зубчатое колесо Ю 8 смонтировано на подшипниковых опо- М рах 9 основания 1 и зацепляется саР промежуточным коническим колесом 10, 4 закрепленным на внутреннем валу 11на оси ыарнира соединения и эацепленным с ведомым коническим зубчатым колесом 12, смонтированным на подшипниках 13 на ведомом звене 2 исвязанным торсионным валом 14 с ведущим зубчатым колесом 15 конической зубчатой передачи следующего шарнира соединения. Внутренний вал 11 установлен на подшипниковых опорах 16 и 17 в отверстии наружного вала оси40 45 50 Шарнира, выполненного из двух жесткооедиценцых частей 18 и 19, Наружныйал оси шарнира соединен с основанием 1 а на нем на подшипниках 20 и 21 смонтировано ведомое звено 2. На внутреннем валу 1 ца подшипнике 22 установлено ведущее зубчатое колесо 23 планетарной передачи имеющее торцовые кулачки 24, эацепляющиеся с сателлитами 25, также имеющими торовые кулачки 26, установленные наодшипниках 27 и водилах 28, которыепираются на части 18 и 19 наружногоала оси шарнира, Сателлиты 25 зацепяются с ведомым зубчатым колесом 29,убчатый венец которого нарезан наонкостенной втулке 30, наружная поверхность которой выполнена эллиптической и является кулачком для гибких Подшипников, образующих генераторы 1 и 32 волн. Внутренняя поверхностьтулки 30 (кулачка) цилиндрическая и опирается на два ряда роликов 33 И 34, внутренние дорожки качения для которых выполнены на наружных поверхностях частей 18 и 19 наружного вала оси генератора. Гибкие поднипцики генераторов 1 олн 31 и 32 расположены внутри гибкого зубчатого колеса 35 и насаженного ца него гибкого зубчатого колеса 36, имеющихравные числа зубьев, но отличающихся коэффициентами смещения, Гибкие колеса 35 и 36 жестко соединены с наружным валом оси шарнира и зацепляются соответственно с жесткими колесами 37 и 38, связанными с ведомым звеном 2, На конце внутреннего вала11 имеются шлицы 39, по которым базируется кулачковая полумуфта 40, нагруженная пружиной 41 одной изэлектромагнитных муфт. Посредством кулачков 24 полумуфта 40 связывает внутренний вал 11 с ведущим зубчатым колесом 23 планетарной передачи. Нанаружной поверхности кулачковой полумуфты 40 нарезаны шлицы 42, по которым базируется вторая кулачковая полумуфта 43, нагруженная пружиной 44 электромагнитного переключателя, а его два соленоида 45 и 46, смонтированные на внутренней поверхности части 19 наружнего вала оси шарнира, имеют общий якорь 47, установлецныи с возможностью взаимодействия с полумуфтой 43.На части 19 наружнего вала осишарнира соединения закреплен также 5 10 15 20 25 30 35 статор 48 второй электромагнитной муфты, якорь 49 которой посредством шлицов 50 связан с кулачком 30 генераторов 31 и 32 волн.Манипулятор работает следующим образом.В нерабочем состоянии манипулятора его подвижные звенья 2-4 удерживаются от поворота посредством имеющегося в двигателе 6 тормоза на постоянных магнитах. При включении двигателя 6 одновременно отключается его тормоз, при этом получают вращение его торсионный вал 7, связанное с ним ведущее колесо 8, промежуточное колесо 10 и ведомое колесо 12 конической передачи первого шарнира, торсиоццый вал 14, ведущее колесо 15 конической передачи следующего шарнира и т.д., т.е. получают вращение все элементы независимой кинематичесхой цепи, состоящей из конических передач и торсионных валов. От промежуточного колеса 10 конической передачи получают вращение внутренний вал 11 и связанное с ним через шлицы 39, кулачковую полумуфту 40 и кулачки 24 ведущее зубчатое колесо 23 планетарной передачи, зацепленнье с ним сателлиты 25 и ведомое зубчатое колесо 29, совмещенный с ним кулачок 30 и гибкие подшипники. Вращаясь, генераторы 31 и 32 волн деформируют неподвижные концентрически установленные гибкие колеса 35 и 36, которые зацепляясь с жесткими колесами соответственно 37 и 38, сообщают им вращательное движение. Вместе с жесткими колесами 37 и 38 вращается связанное с кими звено 2, установленноена подшипниках 20 и 21. Вместе с ведомым звеном 2 поворачивается вокругоси шарнира ведомое колесо 12 конической передачи, обкатываясь по промежуточному колесу 10. Ксли кулачковая полумуфта 43 не соединена скулачками 26 сателлитов 25, то последние вращаются на своих подшипниках 27 относительно водил 28, смонтированных в половинах оси шарнира,В этом случае ведомое колесо 29 планетарной передачи, связанный с нимкулачок 30 и гибкие подшипники генераторов 31 и 32 волн получают вращение., противоположное вращению ведущего зубчатого колеса 23 планетарной передачи и промежуточного колеса10 конической передачи. Соответствен 1465300 610 15 но, имеет противоположное вращение и ведомое звено 2.Для реверсирования звена 2 подается напряжение на статор 48 и на один из соленоидов, например 45, электромагнитного переключателя. При этом якорь 49, притягиваясь к статору, фиксирует относительно ведущего звена (основания 1) кулачок 30 генераторов волн, а следовательно весь волновой редуктор и ведомое звено 2. В то же время якорь 47, смещаясь вправо (по чертежу) выводит из соединения полумуфту 40 с кулачками 24 ведущего зубчатого колеса 23 планетарной передачи, тем самым разрывая передачу движения к нему от внутреннего вала 11. Это необходимо для уменьшения окружных скоростей зубчатых колес и облегчения работы кулачков. После этого отключается статор 48 и соленоид 45, и подается напряжение на соленоид 46. Якорь 47 при этом перемещается влево (по чертежу), преодолевая 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 превращаются в один блок, связанный с внутренним валом 11 и вращающийся с его частотой как одно целое, В этом случае кулачок 30 генераторов вол имеет то же направление вращения, что и промежуточное колесо 10 конической передачи. Соответственно, то же направление вращения имеет и звено 2, Если условиям работы манипулятора ведомое звено 2 не должно вращаться относительно оси шарнира, то как и при реверсировании, посредством соленоида 45 якоря 47 и полумуфты 40 рассоединяются ведущее зубчатое .колесо 23 планетарной передачи и внутренний вал 1, и одновременно при помощи статора 48 и якоря 49 фиксируется кулачок 30 генераторов волн. При этом волновой редуктор теряет способность передавать движение, а ведомое звено 2 неподвижно относительно оси шарнира.Управление шарнирами является независимым и каждый из них посредетвом электромагнитного переключателя и электромагнитной муфты может пере-; давать прямое вращение, обратное вращение или фиксировать звенья одно 20 25 30 35 40 45 50 55 относительна другого. При этом независимая кинематическая цепь, состоящая из торсионных валов и коническихпередач, постоянно работает и передает вращение до тех пор, пока работает приводной двигатель 6. При отключении двигателя 6 срабатывает еготормоз на постоянных магнитах, независимая кинематическая цепь заторма -живается и все звенья фиксируются,Для более надежной фиксации звеньев,особенно находящихся под нагрузкой,можно подавать напряжение на статор48 электромагнитной муфты. Формула изобретенияМанипулятор, содержащий основание, механическую руку в виде звеньев,шарнирно соединенных между собой, с основанием и с захватом, при этом каждый шарнир соединения включает ось, состоящую из двух коаксиальных валов, установленных с возможностью вращения друг относительно друга, волновой редуктор, жесткие колеса которого связаны с ведомым звеном механической руки, планетарную передачу, коническую передачу с ведущим, промежуточным и ведомым колесами, а также две электромагнитные муфты и торсионные валы, причем ведущее и ведомое колеса конической передачи установлены соответственно на ведущем и ведомом звеньях механической руки, а конические передачи всех шарниров соединения связаны между собой и с выходным элементом привода, установленного на основании посредством торсионных валов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что,. с целью увеличения грузоподъемности при сохранении массы шарниров, волновой редуктор выполнен в виде двух генераторов волн и двух гибких колес, установленных концентрично друг другу и закрепленных на наружном валу оси шарнира соединения, а промежуточное колесо конической передачи и ведущее колесо планетарной передачи установлены на внутреннем валу оси, причем зубчатый венец ведомого колеса планетарной передачи закреплен на внутренней поверхности кулачка генератора волн, а наружный вал оси шарнира соединения выполнен из двух частей, соединенных между собой водилам планетарной передачи, при этом электромагнитные муфты установлены соответ 1 165300ственно на наружном валу с возможностью взаимодействия с кулачком гене.раторов волн и на внутреннем валус возможностью поочередного взаимодействия посредством дополнительновведенного электромагнитного переключателя с ведущим колесом и сателлитом планетарной передачи,778 по и Ж, Подписное бретениям и открытиям при ГКНТаушская наб., д, 4/5