Электромеханический сустав манипулятора

(54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СУМАНИПУЛЯТОРА 1Изобретение относится к манипулятор-.: ным устройствам с дистанционным. управлением и может быть использовано при создании исполнительных органов дистанционно-управляемых манипуляторов для работы в зонах радиоактивного излучения, 5 под водой, в космосе и т. дИзвестен электромеханический сустав манипулятора, содержащий подвижное и неподвижные звенья, привод, состоящий из дифференциала и двух редукторов, н разгрузочный. механизм,состоящий из упругого . элемента, один конец которого кинематически связан с подвижйымзвеном, а другой - с неподвижным 1 3 .15 Наличие в кинематической цепи дифференциала и двух редукторов ухудшает массогабаритные характеристики, коэффициент полезного действия привода и его быстродействие. Перераспределение момента, развиваемого двигателем при подходе к . точке позиционирования путем включения разгрузочного устройства, содержащего упругий элемент, приводит к зависанию управляемого звена.Бель изобретения - повышение надеж- . ности и точности позиционирования путем улучшения динамических характеристик.Эта цель достигается тем, что гибкое зубчатое колесо вьшопнено в виде тонкостенной трубы с внутренним зубчатым венцом в ее средней части и с двумя наружными зубчатыми венцами на концах, а на жестких колесах выполнены ответные зубчатые венцы, нричем зубчатые венцы на концах наружной стороны гибкого колеса выполнены симметрично относительно внутреннего зубчатого венца.На фиг. 1 изображен электромехани.ческий сустав манипулятора; на фиг. 2- сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема электромагнитного генератора волн деформации; на фиг. 4 - кинематическая .схема. сустава; на фиг. 5сечение Б-Б на фиг. 4.Электромеханический сустав манипулятора (фиг. 1) содержит подвижные жест 3 97539 кие зубчатые колеса 1 и 2 с числом зубьев 2., = 2 и модулем п, встроенные в подвижное звено 3 составляющие с, ним единое целое, которое имеет свободу врашательного движения на оси 4 относительно звена 5, электромагнитный генератор волн деформации, состоящий из шихтованного статора 6, (фиг, 2) и к - число фаз обмотки управления, фазы сдвинуты между собой в пространстве на 10 угол 2 У/и 1 и каждая разделена на две секции, раз м ещенные в циам е трально противоположных пазах статора 6 (фиг, 3), дополнительный магнитопрэвод 7 из низко углеродистой стальной ленты, спирально 1 Ь нанятой на гибкэе колесо 8, выполненное в виде тошсэстенной трубы с внутренним зубчатым венцом 7 в средней части и двумя наружными венцами 2, и Хь на копнах причем Л ХЬ1 1а 5 Ъ 20 .= 2. Зубчатое колесо 9 с числом зубьев 7.встроепо в расточку статора 6 и составляет с ним единое целое. Статор 6 и звено 5 неподвижно закреплены на оси 4.Электромеханический сустав манипуля Зтора работает следуюшим образом.П рн подключении в -фазной обм о тки к источнику напряжения появляются две диаметрально противоположные зоны возбужденныхмагнитных полосов, Под действиекЗ 0 мехаиичооких сил электромагнитного происхождения гибкое колесо 8 деформируется в овал и его зубчатые венцыи Х войдут в зацепление с зубчатыми венцами 7 7, а зубчатый венец - с зубчатым венцом 2, образуя две зоны зацепления. Вращение электромагнитного поля вызывает врашение зон зацепленияс той же угловой скоростью оэ и приналичии разности зубьев Х -=- 2 приведет к относительному угловому перемешению гибкого колеса 8 с частотой- ьэ /3 мЬгде )= - передаточное отношение,Б 3 45Звено 3 связано с гибким колесом 8 через зубчатые зацепления , 2 и Е Х и перемешается относительно звена 5 с той же угловой частотой Я , что и гибкое колесо 8. При этом оба конца гиб, 50 кого колеса 8 деформируются одинаково и синхронно, сохраняя прямолинейность образующей, это уменьшает напряжение в теле гибкого колеса 8, не нарушается параллельность зубьев зубчатых венцов с зубьями зубчатых венцов жестких колес позволяет уменьшить, длину гибкого колеса, а значит и габариты сустава, и по 6высить его работоспособность, Наличие.трех зубчатых зацеплений позволяет расширить диапазон изменения демифируюшегодействия электромеханического сустава втри раза. Это выразится в уменьшенииамплитуды колебаний подвижного звена 3за счет увеличения сопротивления движе жпо, создаваемого силами сухого сопротивления, возникающими в зубчатых зацеплениях при взаимном движении нагруженных зубьев гибкого колеса и жесткихколес. Движение подвижного звена теряетколебательный характер и становитсяапериодическим в случае большого сопро-.,тивления, т. е, сухого трения, Для определения демпфируюших свойств суставазаменим силу сухого трения эквивалентным вязким сопротивлением так, чтобырассеянная энергия за цикл колебания(вход зубьев упруго-гибкого колеса в зацепление с жестким и выход) была одинакова.Работа, совершаемая против силы трения. Ртр за цикл колебания в трех зубчатых зацеплениях, выражаетсяА=2 ,) Ггде п - глубина захода зубьев;К - коэффициент высоты зуба;гп- модуль зубчатых. колес;-- сила трения в за Р= ( цеилении, зависиттР г10Э) от момента нагрузки;Е - коэффициент трения скольжения в зацеплении;г - радиус делительной окружносотн зубчатых венцов гибкогоколеса;Ы - угол профиля зуба зубчатыхЪвенцов;М - внешний момент нагрузки.НРассеянная энергия вязкого сопротивления при скорости скольжения Ч ==Рп АР/и нагруженных зубчатых вепцов3 аотносительно друг друга в зоне зацепления% 156 Л (ЙтП) 0 э где до = 2 л Е - механическая скоростьуглового врашения волны деформации;- частота управляюшей последовательности импульсов,Приравнивая равенства после несложных преобразований, получим выражения для коэффициента демпфирования суставаО,ОЗ МЬ 35 9753Из зависимости видно, что демпфирующее действие сустава зависит не толькоот момента нагрузки, но и от частоты,управляюшй последовательности импульсов Х , подаваемой на. блок управления 5суставом. При манипулировании объектами с различной массой изменением частоты управляющей последовательности Е,можно изменять коэффициент демпфирования без изменения конструкдии электро- Омеханического сустава, получая оптимальный по быстродействию переходный процесс, за счет чего улучшаются динами,ческие качества сустава,1Формула изобретенияЭлектромеханический сустав манипуное звенья, привод, например респонсинный,выполненный в виде электромагнитного генератора волн деформации, жестких и гибкого зубчатых колес, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и точности позиционирования путемулучшения динамических характеристик,гибкое зубчатое колесо выполнено в видетонкостенной трубы с внутренним зубчатым венцом в ее средней части и с двумянаружными зубчатыми венцами на концах,а на жестких колесах выполнены ответныезубчатые венцы, причем зубчатые венцына концах наружной стороны гибкого колеса выполнены симметрично относительно внутреннего зубчатого венца.Источники информации,,принятые .во внимание при акспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 639697, кл. В 25 3 1/02, 1978,Редак Тираж 1 И Государств елам изобрете Москва, ЖЗ Заказ ноФиг 4 Б-Е 87 Подпис нного комитета СССР ний и открытий 5, Раушская наб д, 4