Сферический шарнир

(5)5 Р 16 С 11 ИЯ АНИЕ ОБ ПАТЕН ом шар- СКОЙ по- ИЛЬНОЙ ичЕСкОЙ ый паз с еменной й повер- филиро- ложений иверситет9286, кл. Е х соединеопротезов,о оложений того тствует конечн ложения, кото- моменту сборрабочирое сооки. Н фиг.1 изо й шарни ные раз ения ша поверхн , где од мку торчерез рически попере выполн участка вариант щих кро ходит ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(22) 14,03,84 (46) 07.02.93. Бюл. М 5 (75) А,Ф,Крайнев (73) Российский открытый ун (56) Патент Франции М 222 11/06, 1974, (54) СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРН (57) Использование; в варн ниях манипуляторов, замков Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирным соединениям, и может быть использовано в ортопедии(зндопротезы), в ответственных замках, в шарнирах манипуляторов и т,д,Известен сферический шарнир, содержащий сферическую головку с профилированным пазом с торовой донной поверхностью и гнездо с внутренней сферической поверхностью, в которой размещена сферическая головка.Недостатком известного устройства- прототипа являются низкие функциональные воэможности из-за наличия множества положений само п роиз вол ь ной разборки. Это обусловлено тем, что положение головки и гнезда, соответствующее условию сборки, должно быть исключено иэ всех возможных рабочих положений, В связи с тем, что направление усилия, действующего на головку, всегда проходит через центр сферы, имеется составляющая этого усилия, направление действия которой совпадает с осью профилированного паза головки, Это обстоятельство может привести к самопроизвольному выходу головки иэ гнезда, что и обусловливает исключение из возможных Сущность изобретения: в сферическ нире гнездо с внутренней сфериче верхностью выполнено с проф торцевой поверхностью. На сфер головке выполнен профилированн торовой донной поверхностью и пер шириной, Внутренняя кромка торцево хности гнезда идентична кромке про ванного паза. Это уменьшает число и самопроизвольной разборки, 5 ил,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем уменьшения положений самопроизвольной разборки.Поставленная цель достигается тем, что в сферическом шарнире, содержащем сферическую головку с профилированным пазом с торовой донной поверхностью и гнездо с внутренней сферической поверхностью, в котором размещена сферическая головка, гнездо выполнено с профильной торцевой поверхностью; а паэ выполнен с переменной шириной, при этом внутренняя кромка торцевой поверхности гнезда идентична кромке боковой поверхности паза,бражен предлагаемый сфе- (д р, общий вид; на фиг,2 - 5 - резы различных вариантов рнира; на фйг,2 - очертания ости паза 5; на фиг,3 дан на из плоскостей, образуюцевой поверхности, не процентр, на фиг.4промежуточное решение вариантов фиг,2 и3, на фиг,5 - частный случай варианта фиг,З,.Сферический шарнир содержит гнездо1 с внутренней сферической поверхностью2 и профильной торцевой поверхностью 3 исферическую головку 4 с профилированнымпазом 5, имеющим торовую донную поверхность и переменную ширину. Кромка боковой поверхности паза 5 идентичнавнутренней кромке торцевой поверхности 3гнезда 1. При образовании поверхностипрофилированного паза 5 каждая из точекголовки движется по дуге окружности (фиг.1 и 2) радиуса, равного радиусу сферическойповерхности. Радиусы сферических поверхностей головки и гнезда одинаковы, если неучитывать натяг или зазор, предусматриваемый при изготовлении, Центр сферическойповерхности головки О перемещается вцентр сферической поверхности гнезда 01:т. Р - в т, Р 1, т, 1 - в т, Ь и т,д.Образование паза 5 можно представитьв виде срезания части сферической головки4 внутренней кромкой торцевой поверхности 3 гнезда 1.То же самое получается при движениигнезда относительно головки (фиг.1), Но такое формообразование представляется более наглядным. Точка Ь перемещается в т,по дуге. Очевидно, что при поступательном движении гнезда т.Р 1 перемещается вт, Р точно по такой же дуге Р, Очевидно также, что весь участок поверхности паза 5представляет собой множество дуг одинакового радиуса, проведенных в параллельных сечениях,На фиг,2 представлено построениеочертаний участка поверхности паза 5, вытекающее из характера движения, данногона фиг.1,В собранном состоянии контур ОР повторит контур 01 Р 1, 8 конкретном случаеэтот контур - дуга наибольшей окружностина поверхности сферы, Центры дуг, образующих участок поверхности паза 5, лежат вплоскости 01 Р 1. Точки контура ОР 1 получаются при пересечении дуг МИ окружностейрадиусом г и радиусом г 1, Мысленно такое .построение можно представить, проводясечения, параллельные плоскости чертежа,.В этом случае сечениясферы - окружностьрадиуса г 1. Внутренняя кромка торцевой поверхности 3 гнезда 1 на фиг.1 - 2 образованапересечением сферы двумя плоскостями,проходящими через центр сферы,На фиг,З одна из плоскостей, образующая кромку торцевой поверхности, не проходит через центр, Используя построение,приведенное на фиг,2, получим паз 5, ограниченный дугой окружности КР и кривойпри изготовлении принять паз 5,кромки торцевой поверхности 3 углубленными в тело сопряженных деталей по отношению к расчетному пазу 5 и заданной кромке поверх ности 3 соответственно. В этом случаеобразуются при сборке зазоры, которые облегчают сборку, не требуют точного соблюдения положения и траектории в процессе сборки и разборки, Но при этом может уменьшиться надежность удержания голо 10 15 2030 354050 КР 1, Паз 5 получается меньше, чем на фиг,2, т.е, меньше удаляется материала при изготовлении головки и образуется большая поверхность соприкосновения в рабочих положениях шарнира. Но с уменьшением участка поверхности паза 5 особенно приналичии зазоров в сочленении головки 4 и гнезда 1 уменьшается надежность удержания торцевой поверхностью 3 головки 4,На фиг.4 дано промежуточное решение вариантов, представленных на фиг,2 и 3. Здесь в результате построения, данного на фиг,2, получен паз 5, ограниченный дугами окружностей КР и КР 1, Такое решение более технологично в изготовлении.В общем случае внутренняя кромка торцевой поверхности 3 (фиг.1-4) может быть в виде любой кривой, лежащей на сфере,Точное получение поверхности паза 5 обеспечивается при следующем процессе изготовления, Режущую кромку инструмента выполняют одинаковой с кромкой торцевой поверхности 3 гнезда 1 и перемещают относителЬно кромки инструмента головку шарнира поступательно по дугам окружности радиусом, равным радиусу сферыСборку и разборку шарнира наиболее целесообразно проводить, используя оправку, например.в виде торовой направляющей с радиусом сферы и механизма, воспроизводящего поступательное движение,На фиг.5 - частный случай варианта, представленного на фиг,З, пригодный для менее ответственных сочленений, в которыхтребуется сравнительно небольшое удерживающее усилие, Перемещением т,К (фиг,З) влево можно получить участок профилированного паза 5 небольшой площади, Построением, данным на фиг.2, можнополучить внутреннюю кромку торцевой поверхности 3, при котором участок паза 4 превращается в цилиндрическую поверхность радиусом г. Контур профилированного паза 5 превращается в кривую бпересечения цилиндра и сферы (см.вид А),Такое решение представляется наиболеепростым и технологичным,Более технологичные решения вариантов фиг,1-5 могут быть получены также, если1794209 вки внутри гнезда при действии различных сочетаний действующих сил.На фиг.5 дано такое решение: паз 5 углублен до плоской ступеньки 7, а кромка поверхности 3 углублена до прямолинейно го контура 8.Сферический шарнир работает следующим образом,При сборке совмещают внутреннюю кромку торцевой поверхности 3 гнезда 1 с 10 расширения функциональных возможностей путем уменьшения положений самопро извольной разборки, гнездо выполнено спрофильной торцовой поверхностью, а паз выполнен с переменной шириной, при этом внутренняя кромка торцовой поверхности гнезда идентична кромке боковой поверхности паза,Формула изобретения Сферический шарнир, содержащий сферическую головку с профилированным пазом с торовой донной поверхностью и гнездо с внутренней сферической поверхностью, в котором размещена сферическая головка, отличающийся тем,что,сцелью кромкой профилированного паза 5 голо-вки 4. Затем совершают относительное перемещение гнезда 1 и головки 4 до того, как сфера головки совместится с внутренней сферической поверхностью 2 гнезда 1. При работе шарнира сферическая головка 4 перемещается внутри гнезда 1 по сферической поверхности 2. При разборке действия происходят в обратном порядке..Шмак оррек оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго Гагарина, 101 Заказ 530 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5