Редукторная головка для манипуляторов

союз советснихсоциАлистич ескинаРЕСПУБЛИН АЗ 25 Л 17/ ЕТЕНИ 1 сд 32н унд Роботе ер (0 Е) (088.8) В 34287 О, 1985. ТО(57)строение фу в 3 УДАРСТНЕННЬЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ И(56) Заявка ФРГкл, В 25 Л 17/О РЕДУКТОРНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ МАНИПУ обретение относится к машино Цель изобретения - расшир циональных возможностей ре- . укторной головки для манипулятораза счет обеспечения вращения послед него звена беэ необходимости вращения при этом первого звена вокруг своей оси. Для этого редукторная головка имеет три концентрично расположенные друг относительно друга приводные вала. Посредством этих валов можно осуществить четыре различных вращательных движения: вращение первого звена 1 головки вокруг оси приводных валов, вращение среднего звена 2 относительно первого звена 1 вокруг первой наклонной оси 7, вращение последнего звена 3 головки относительно среднего звена вокруг второй наклонной оси 8 и вращение инструментодержателя 4пределах последнего звена 3 головки. 6 з.п. ф-лы, 14 ил.Изобретение относится к машиностроению, а.именно к редукторным головкам для манипуляторов,Целью изобретения является расши 5рение функциональных возможностей редукторной головки для манипулятораза счет обеспечения вращения последнего звена без вращения первого звена вокруг своей оси. 1 ОНа фиг.1 изображена схема предлагаемой редукторной головки в вытянутом положении, вид сбоку, на фиг.2 то же, с косо расположенной выходнойчастью, вид сбоку; на фиг.3 " то же,при повороте последнего звена наугол2 ю; на фиг,4 - то же, при поворотесреднего звена на угол Ы , на фиг,5 то же, в вытянутом положении с разными углами наклона осей, на фиг,6 -то же с точкой пересечения наклонныхосей в плоскости чертежа; на фиг.7 -то же, с расположением осей вне плос"кости чертежа; на фиг.8 " то же, спересечением осей на Оси привода, на 25фиг.9 - то же, в вытянутом положениипри наклонном положении выходной оси;на фиг. 10 - то же, с точкой пересечения наклонных осей в плоскости чертежа, вид сбоку; на фиг.11 - то же вид 0сверху; на фиг, 12 - привод фланцевогодиска с коаксиальным расположениемвыходной оси с осью привода; нафиг.13 - то же, с параллельным-расположением выходной оси с осью привода;на фиг.14 - то же, с наклонным распо ложением выходной оси к оси привода.Редукторная головка для манипуляторов образована тремя звеньями; первым звеном 1, средним звеном 2 и последним звеном 3, .При управлении с помощью вычислительной машины имеется неоднозначность в том случае если инструментодержат ь и ф анцевый д -ск 4 Уста- ,5новлеиы на последнем звене 3 редукторной головки с возможностью вращения вокруг выходной оси 5, расположенной соосно с осью 6 привода (фиг.1),3 этом случае поворот инструментодержателя вокруг выходной оси 5 мог50бы быть реализован также путем вращения первого звена 1 редукторнойголовки вокруг оси 6 привода, В такой ситуации указанная неоднозначность может быть устранена только в 55том случае если первое звенО 1 го"ловки установить без возможности вращения вокруг оси 6. Позициями 7 и 8 обозначены наклонные оси поворота, вокруг которых происходит относительное движение вращения среднего звена 2 головки по отношению к первому и последнему звеньями 1 и 3,На фиг,2 показана одна из возможностей устранения такой неоднозначности за счет того, что выходная ось5 установлена наклонно под острымуглом к оси 6 привода. Предпочтительно, чтобы выходная ось 5 пересекалаточку 9 пересечения двух наклонныхосей 7 и 8, чтобы облегчить расчетперемещений, Позициями 10 и 11 обозначены конические зубчатые колесадля привода фланцевого диска 4. Еслинеобходимо вращательное движениеинструментодержателя вокруг оси 5,то ясно, что для этого не нужно включатьпривод первого звена 1 редукторнойголовки, следовательно неоднозначность устраняется,Последнее звено 3 редукторной го-,ловки (фиг.3 и 4) поворачивается относительно оси 6 привода на угол 2 с 6,при этом используются различные приводы вращения. В первом случае последнее звено 3 редукторной головкиповорачивается на 180 С относительнонеподвижного среднего звена 2. Вовтором случае среднее звено 2 с последним звеном 3, остакщимся в одноми том же положении по отношению ксреднему звену 2, поворачивается на180 О относительно первого звена 1редукторной головки. Имеющаяся в результате этого неоднозначность можетбыть устранена посредством одного извариантов редукторной головки (фиг.511),Углы Ы 1 и Ы (фиг. 5) расположенияобеих осей 7 и 8 неравны, поэтому ихточка 9 пересечения будет располагаться с боковым смещением из положе.ния симметрии на фиг,1. Таким образом, одинаковый поворот звеньев 2 и3 головки приводит к отличающимсядруг от друга угловым положениям,На фиг.6 показано, что наклоннаяось 7 выходит наклонно из плоскостичертежа таким образом, что точка 9пересечения обеих наклонных осей 7и 8 остается в плоскости чертежа.Зллипс 12 символизирует наклоннуюплоскость вращения, вдоль которой обазвена 1 и 2 редукторной головки сопрягаются друг с другом, 1421250На фиг,7 показан вариант конструкции, согласно которому обе наклонные оси 7 и 8 наклонно отходят от плоскости чертежа. Точка 9 пересечения наклонных осей 7 и 8 может лежать в стороне от оси 6 или в плоскостичертежа.Значительное облегчение расчета автоматического управления перемеще нием обеспечивается в том случае есВ ли точка пересечения 9 наклонных осей 7 и 8 лежит на оси 6 и если выходные оси 5, 5 и 5" пересекают/эту точку 9 . Чтобы быпо более понятно (фиг.8-11) выходная ось 5 имеет также обозначение 5, если она распо)ложена соосно с осью 6 привода и пересекает точку 9 (фиг.8-10), она получает обозначение 5" , если образует 20 с осью 6 привода угол, также пересекая при этом точку 9 (фиг.9 и 10).Наклонные валы 7 и 8 в первом и последнем звеньях 1 и 3 располагаются с таким боковым смещением, при котором 25 они пересекаются на оси 6 привода.На фиг.9 дополнительно показано наклонное положение выходной оси 5 относительно оси б привода, что (как уже было сказано) устраняет неоднозначность управления этими осями. Ось 5 может перекрываться .осью 8 и виэтом. случае обозначается позицией 5 , что с одной стороны равносильшно сокращению передающих элементов, и, следовательно, конструктивных затрат, а с другой стороны - уменьшению диапазона перемещений, которого однако вполне достаточна в большинстве случаев. В результате соосности осей(И 40 8 и 5 не возникает неоднозначности при управлении с помощью вычислительной машины, так как при одновременной кинематической связи осей 7 и 8 последняя в качестве отдельной оси не имеет никаких функций.Предполагается, что оси 6,7,8,5, 5" и 5 " (фиг,8 и 9) в вытянутом положении редукторной головки лежат в плоскости чертежа. В варианте, показанном на фиг.8, неоднозначность50 еще не устпанена, Но как известно из фиг.б и 7 эта. чеоднозначностьможет быть устранена с помощью осей 7 и 8, наклонно выходящих из плоскости чертежа. На фиг,10 и 11 показана редукторная головка, вид сбоку и вид сверху, но при этом отдельные звенья 1,2 и 3 головки имеют выступающие в стороны части корпуса для расположениянаклонных осей 7 и 8, выходящих изплоскости чертежа назад и вперед, аточка 9 пересечения наклонных осей7 и 8 лежит в плоскости чертежа и является общей конечной точкой для осей6 и 5 и 5. Кроме того, выходнаяось 5 расположена наклонно, вследствие чего она не лежит на одной осис осью б привода в плоскости чертежа и, следовательно, не возникаетнеоднозначность при управлении с по"мощью вычислительной машины,Показанная на фиг.8-11 точка 9пересечения осей 6,7,8,.",5" и 5может бьггь центром шарового или карданного шарнира 13, с помощью которого ось б привода подвижно соединяется с выходной осью 5,5 " и 5"Шаровой или карданный шарнир 13 может бьггь выполнен в различных модификациях.На фиг.12-14 показаны варианты вьгполнения привода фланцевого диска 4.Выходная ось 5 (фиг.12) расположенакоаксиально, а на фиг 13 - параллель.но с осью 6 привода. Точка 9 пересечения осей 7 и 8 является общимконечным пунктом осей б и 5, 5" иЦ 115 , Наклонное положение ведомоговяла 14, расположенного на оси 5 "и 5 ф является предпочтительным вманипуляторах с контурным управлением, для того чтобы устранить неоднозначности, Внутренний приводной вал15 через конические зубчатые колеса16 и 17 соединен с полым валом 18,который через редуктор 19 связан сосредним звеном 2 головки, Среднеезвено 2 посредством конических зубча"тых колес 16 и 17 вращается вокругоси 7 поворота, Звено 2 посредствомподшипников 20 установлено на первомзвене 1 и расположено в плоскости,перпендикулярной оси 7 поворота.Внешний прцводной вал 21 через редуктор 22 непосредственно воздействует на первое звено 1 головки, которое расположено соосно с кронштейном23 и установлено на нем с возможностью вращения, Все редукторы 19, 24,22 и 25 расположены с выходной стороны, в результате чего обеспечиваетсябеззазорная, компактная и малогабаитная конструкция редукторной голови, Редукторы 19, 24, 22 и 25 характеризуются редукцией с большим понижением, Вдоль второй наклонной оси 81, Редукторная головка для манипуляторов состоящая из трех звеньев последовательно расположенных на наклонных одна относительно другой осях привода, выполненного из трех концен" тричных приводных валов, кинематически связанных с соответствующим звеном, причем их кинематические цепи проходят вдоль наклонных осей и имеют редукторы с большим понижением, а оси каждого звена при раздвинутом положении редукторной головки образуют с продольной осью головки острые угль 1, открывающиеся в противоположные направления, о т л и ч а ю щ а. я с я тем, что, с целью распирения функциональных возможностей за счет обеспечения вращения последнего звена без вращения первого звена вокруг своей оси, она снабжена приводным узлом, расположенным в последнем звене и выполненным в виде ведущего вала, установленного в последнем звене редуктора, и фпанцевого диска, установлен" ного в этом звене возможностью поворота посредством редуктора, а кинематическая цепь, соединяющая среднее и последнее звенья, состоит из полью валов, имеющих на своих концах конические зубчатые колеса, образующиезацепление, и в полости этих валов раз 5 14212поворота расположен полый вал 26, который через конические шестерни 27 и28 соединен с предшествующим ему полым валом 18, Полый вал 18 через редуктор 19 с большим понижением, который установлен на первом звене 1,приводит среднее звено 2 во вращениевокруг наклонной оси 7. Другой полыйвал 26 редуктором 24 с большим понижением опирается на среднее звено 2и приводит последнее звено 3 во вращение вокруг второй наклонной оси 8,Оба редуктора 19 и 24 имеют одинаковую степень понижения и предпочтительно расположены относительно одиндругого, вследствие чего прилегающиедруг к другу звенья 2 и 3 г в ипри вращении полых валов 18 и 26 со. вершают одновременное но противопоУ20ложное по направлению вращательноедвижение,Таким образом, с помощью полыхвалов 18 и 26 можно провести приводную кинематическую цепь, которая начинается от центрального приводноговала 27 и через расположенные внутрипромежуточные валы 28 и 29 и конические пары колес 30,31 и 10, 11 воздействуют на ведомый вал 14, установ 30ленный на последнем звене 3 головкипосредством редуктора 25 с большимпонижением. Благодаря этом приводится во вращение фланцевый диск 4, который с помощью подшипника 32 уста-новлен на последнем звене 3 головки ЗБи снабжен инструментодержателем.Последнее звено 3 головки посредством подшипника 33 установлено свозможностью вращения на среднем звене 2, которое посредством подшипника34 также установлено на первом звене1. Промежуточный вал 29 с выходнойстороны через подшипник 35 установлен на последнем звене 3 головки, ас приводной стороны посредством подшипника 36 - на долом валу 26 который, в свою очередь, посредством подшипника 37 установлен на среднем звене 2 головки.На фиг.12 точка 9 пересечения наклонных осей (фиг. 12) предусмотренав стороне от оси 6 привода, но точка9 пересечения может также лежать ина оси 6, как это. показано на фиг.13., В этом случае смещение промежуточного 55звена 38 осуществляется с помощьюфланцевых элементов 39 и 40.Следствие этого является боковоесмещение ведомого вала 14 параллель 50 6но оси б привода, Если это необходимопредотвратить, например, для случая позиционного управления, то в заднемзвене головки можно предусмотреть обратное смещение 4 1 при установке ведомого вала 14, которое компенсируетбоковое смещение и, следовательно,обеспечивает то, что ведомый вал 14в вытянутом положении редукторной головки будет располагаться соосно сосью б привода На фиг. 14 показанпривод фланцевого диска для манипуляторов с контурным управлением, обес"печивающий устранение неоднозначности, при котором предпочтительно наклонное положение выходной оси 5"Выходная ось 5 (фиг, 14) получаетсяблагодаря обратному смещению 41 ведомого вала 1 в соответствии вариантом,показанным на фиг,13,Наклон выходной оси 5" относительно оси 6 привода может быть нетолько направлен вниз (как показанона фиг.14), но и вверх, что обозначено штрихпунктиром,Формула и з о б р е т е н и ямещена кинематическая цепь приводаЭ.флайцевого диска, при этом два иэ трех звеньев редукторной головки, предпочтительно среднее и поледнее, связаны с одним из трех приводных валов.2. Головка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что кинематическая связь среднего и последнего звеньев осуществляется через установленные в среднем звене редукторы, связанные соответственно с полыми валами этогозвена. 3. Головка по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью устранения неоднозначности при компьютерном управлении, ось ведущего вала приводного узла расположена наклонно по отношению к оси привода, а острые углы, образованные наклоном обеих осей среднего звена редукторной головки, не равны по величине. 4. Голонка по пп.1-3, о т л и ч аю щ а я с я тем, что при наклонномположении ведущего вала приводного5узла его ось проходит через точку пересечения обеих наклонных осей среднего звена,5. Головка по пп.1-4, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, по меньшей ме 10 ре одна из двух наклонных осей среднего звена расположена в плоскости,наклонной к плоскости чертежа.6. Головка по пп.1-5, о т л ич а ю щ а я с я тем, что при распо 1 ложении обеих наклонных осей вне плос"кости чертежа их точка пересечениялежит в плоскости чертежа.7, Головка по пп.1-6, о т л и ч аю щ а я с я тем, что точка пересече 20 ния наклонных осей среднего звена сосью привода и с осями выходного валаприводного узла является центром шарового ипи карданного шарнира, соединяющего оси.Составитель И,БакулинаТехред М.Моргентал Корректор И РеДактор Ю.Серед к каз 4336/5 Тираж 908 Под ВНИИПИ Г ССС по де ий 13035, Мос дисн осударственного комитета лам изобретений и открыт ква, Ж"35, Раушская наб. 4/5 Проектная, 4 Ужгор Производственно-полиграфическое предприяти