Шарнир манипулятора

(51)5 В 25 ) 17/00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 311074/О 5, 17/02. 1984 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СЗИДЕТЕЛЬСТБУ(71) Экспериментател ьский институт(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании подвижных соединений звеньев манипуляционных механизмов, Целью изобретения является повышение точности позиционирования ведомого звена и улучшение динамических характеристик за счет уменьшения длины кинематических цепей, связывающих ведущее и ведомое звенья, При подаче нер ии к статору 3 воз1733233 никает планетарное движение катящегося полого ротора 4, При этом сателлиты 5 двух планетарных механизмов, передающих каждый половину суммарного силового потока, образуют зубчатое зацепление с центральными зубчатыми колесами 11 и вызывают медленное вращение ведомого звена 1, с которым жестко связаны колеса 11, Дополнительная кинематическая цепь 12, связывающая сателлиты 5 планетарных Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании подвижных соединений звеньев манипуляционных.механизмов.Цель изобретения - повышение точно сти позиционирования ведомого звена и улучшение динамических характеристик за счет уменьшения длины кинематических цепей, связывающих ведущее и ведомое звенья, 10На фиг.1 представлен шарнир с эксцентриковым валиком, поперечное сечение: на фиг.2 - шарнир с пальцем. поперечное сечение; на фиг,З - шарнир с шариком. поперечное сечение; на фиг.4 - шарнир с зубчатой 15 передачей, поперечное сечение.Шарнир содержит ведомое 1 и ведущее 2 звенья. Соосно шарниру установлен статор 3 электродвигателя с катящимся полым ротором 4, причем статор 3 жестко связан с 20 ведомым звеном 1, На торцах ротора 4 симметрично установлены сателлиты 5 планетарных зубчатых механизмов. При этом сам ротор 4 выполняет роль водила этого планетарного зубчатого механизма, Внутри катя щегося полого ротора 4 на роликовых опооах качения установлена эксцентриковая ось б, торцы 7 и 8 которой также установлены в опорах качения на ведущем звене 2. На ведущем звене 2 установлены 30 диаметрально противоположно датчик 9 системы управления и управляемый тормоз 10. При этом выходные валы датчика 9 и тормоза 10 жестко связаны с торцами 7 и 8 соответственно эксцентриковой оси б, На 35 ведомом звене 1 соосно статору 3 установлены два центральных зубчатых колеса 11, которые образуют зубчатое зацепление с сателлитами 5, Каждый планетарный зубчатый механизм, расположенный с соответст вующего торца катящегося полого ротора 4, имеет дополнительную кинематическую цепь 12, соединяющую соответствующий сателлит 5 с соответствующим диском 13, которые в свою очередь жестко связаны с 45 ведущим звеном 2. Дополнительная кинематическая цепь 12 может быть выполнена механизмов с дисками 13, определяет наличие планетарного движения ротора 4. При этом эксцентриковая ось 6 за счет жесткой связи с датчиком 9 системы управления позволяет определять положение ведомого звена 1 относительно ведущего звена 2, Управляемый тормоз 10 позволяет стопорить ведомое звено 1 относительно ведущего звена 2 в заданном положении. 4 з,п. ф-лы, 4 ил,в виде эксцентрикового валика 14, который установлен на опорах качения в каждом сателлите 5 и диске 13 (фиг,1), Эксцентриситет валика 14 равен эксцентриситету эксцентриковой оси б.На фиг.2 изображен иной вариант исполнения дополнительной кинематической цепи 12. В данном случае используются пальцы 15, которые подвижно установлены в дополнительно выполненных глухих отверстиях 16 на дисках 13 и без зазора установлены в других дополнительно выполненных на сателлитах 5 глухих отверстиях 17. При этом диаметр отверстий 17 равен сумме эксцентриситета оси б и диаметра пальца 15,Следующий вариант использования цепи 12 представлен на фиг,З. В данном случае используюся шарики 18, которые без зазора установлены в дополнительно выполненных в сателлитах 5 и дисках 13 сферических лунках 19, Расстояние между центрами кривизны этих лунок 19 равно эксцентриситету оси б.На фиг.4 представлено выполнение кинематической цепи 12 в виде внутреннего зубчатого зацепления цилиндрических колес 20 и 21. При этом зубчатые колеса 20 жесгко связаны с катящимся полым ротором 4, а зубчатые колеса 21 с внутренними зубчатыми венцами установлены соосно шарниру и жестко связаны с ведущим звеном 2. Межцентровое расстояние в каждом зубчатом зацеплении колес 20 и 21 равно эксцентриситету оси б.Шарнир работает следующим образом, При подаче энергии к статору происходит планетарное вращение катящегося полого ротора 4. Это планетарное движение представляет собой суммирование двух движений - вращения ротора 4 относительно статора, которое определяется наличием электрического поля электродвигателя, и вращения ротора 4 относительно собственной эксцентричной оси, которое определяется наличием дополнительно введенной кинематической цепи 12, При этом потокмощности распределяется на два равнозначных потока, передаваемых планетарными зубчатыми механизмами, которые расположены с торцов ротора 4. Сателлиты 5, обегая центральные зубчатые колеса 11 этих планетарных механизмов, обеспечивают их вращение вместе с ведомым звеном 1. При планетарном вращении катящегося полого ротора 4 происходит быстрое вращение эксцентричной оси 6. Связанный с этой осью датчик 9 системы управления позволяет отсчитывать относительное положение звеньев 1 и 2, напримр абсолютное значение угла поворота ведомого звена 1 относительно ведущего звена 2, а также скорость изменения значения этого угла, При включении управляемого тормоза 10 происходит стопорение эксцентриковой оси 6. Вследствие этого стопорится в заданном положении шарнир, так как катящийся полый ротор 4 не будет иметь одного из слагаемых движений, а следовательно, и суммарного планетарного движения. Предлагаемые варианты использования дополнительной кинема ической цепи 12 с помощью эксцентрикового валика 14, пальцев 15, шариков 19 либо зубчатых колес 20 и 21 определяют вращение ротора 4 относительно собственной оси, а сами они также совершают планетарное движение,Использование в шарнире электродвигателя с катящимся ротором совместно с планетарными механизмами и дополнительной кинематической цепью, связывающей сателлиты этих механизмов с ведущим звеном, позволяет получить движение ведомого звена с малои скоростью и высоким крутящим моментом при условии управления движением ведомого звена по скорости вращения быстроходного ротора электродвигателя.Формула изобретения 1. Шарнир манипулятора. содержащии ведущее и ведомое звенья, электродвигатель, размещенный коаксиально продольной оси шарнира, статор которого жестко связан с ведущим звеном, а ротор кинематически связывает ведущее и ведомое звенья при помощи двух симметрично расположенных относительно торцов ротора планетарных зубчатых механизмов, входные элементы которых жестко связаны с ротором, а выходные элементы - водила жестко связаны с ведомым звеном, а также ,:тчик системы управления. который установлен на ведущем звене, а его выходной вал жестко связан с одним из торцов ротора, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что, с целью повышения точности позиционирования ведомого звена и улучшения динамических характеристик за счет уменьшения длины кинематических цепей, связывающих ведущееи ведомое звенья, он снабжен управляемымтормозом и эксцентриковой осью, а элект 5 родвигатель выполнен с катящимся полымротором, внутри которого расположена надополнительно введенных опорах эта эксцентриковая ось, торцы которой жестко связаны соответственно с выходным валом10 датчика системы управления и с выходнымвалом управляемого тормоза, корпус которого жестко установлен на ведущем звене,при этом сателлиты планетарных механизмов жестко связаны с катящимся полым ро 15 тором электродвигателя и соосны с ним.центральные колеса этих механизмов жестко установлены на ведомом звене соосно состатором, а сателлиты связаны с ведущимзвеном дополнительно введенной кинема 20 тической цепью,2. Шарнир по п.1, отл и ч а ю щи йс ятем, что каждая дополнительно введеннаякинематическая цепь выполнена в виде установленного на дополнительно введенных25 опорах качения эксцентрикового валика,эксцентриситет которого равен эксцентриситету указанной эксцентрлковой оси, причем продольная ось этих опор параллельнапродольной оси шарнира,30 . 3. Шарнир по пп.1 и "., о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждая дополнительно введенная кинематическая цепь выполнена в видепальца, продольная ось которого параллельна продольной оси шарнира, один конец35 которого подвижно установлен в дополнительно выполненном глухом отверстии ведущего звена, а другой установлен беззазора в дополнительно выполненном глухом отверстии сателлита планетарного ме 40 ханизма, причем диаметр глухого отверстияв сателлите равен сумме величин эксцентриситета эксцентриковой оси и диаметрапальца,4, Шарнир по пп.1 - 3, о т л и ч а ю щ и й 45 с я тем, что каждая дополнительно введенная кинематическая цепь выполнена в видешарика, расположенного без зазора в досполнительно выполненных в сателлите и наведущем звене сферических лунках, центры50 кривизны которых расположены на расстоянии, равном эксцентриситету эксцентриковой оси,5. Шарнир пао пп.1 - 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что каждая дополнительно введен 55 ная кинематическая цепь выполнена в видевнутреннего зубчатого зацепления двух цилиндрических колес, одно из которых. имеющее внешний зубчатый венец, жесткосвязано с катящимся полым ротором электродвигателя, а другое, имеющее внутрен 7 ний зубчатый венец, установлено соосно с продольной осью шарнира и жестко связано с ведущим звеном, причем мекцентро 8 вое расстояние в этом зацеплении колесравно эксцентриситету эксцентриковойоси,1733233 У Х Составитель А. Уваровктор А,Маковская Техред М.Моргснтал Корректор Н. Ревск Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССкяа. Ж. Раушская наб., 4/5 Произв нно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л.Гагарина, 101 аказ 1628 Тира ВНИИПИ Государственного к 113035,М