PL248409B1 - Przegub z cięgnami membranowymi - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest elastyczny przegub z cięgnami membranowymi, który zawiera rozmieszczone równomiernie po obwodzie, co najmniej trzy zespoły cięgien membranowych, z których każde z cięgien membranowych (4) zespołu jest połączone z drugim cięgnem (4) w znany sposób złączką trójnikową (6), a na drugim końcu każde z cięgien membranowych (4) jest połączone w znany sposób z gwintowanym króćcem (8) umiejscowionym w gwintowanym otworze znajdującym się na czołowej części członów przegubów (2 i 3), przy czym zespoły cięgien membranowych są w środkowej części przegubu połączone trwale, promieniowo w znany sposób, z mieszkowymi ramionami (5), za pomocą połączenia wciskowego ze złączką centralną trójnikową (7) typu Y, przy czym złączka centralna trójnikowa (7) posiada rozmieszczone symetrycznie dwa cylindryczne czopy, na których osadzono na stałe sprężyste mieszki (10) połączone w znany sposób za pomocą połączenia kołkowego przy użyciu stożkowych kołków, ponadto górna część mieszka (10) jest połączona na stałe z tulejką, w której osadzono wzdłużne sferyczne łożysko ślizgowe (12), które z jednej strony przylega do powierzchni czołowej pierścienia dystansowego dociśniętego do powierzchni czołowej wewnętrznego pierścienia osadczego wstawionego w znany sposób do wewnętrznego rowka obwodowego w tulejce, a z drugiej strony opiera się o powierzchnię czołową zewnętrznego pierścienia osadczego osadzonego w znany sposób w rowku obwodowym wydrążonym w trzpieniu (11), który wkręcono w gwintowany otwór znajdujący się na powierzchni czołowej członów (2 i 3) przegubu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przegub z cięgnami membranowymi do zastosowania w robotach, manipulatorach stosowanych w robotyce oraz w urządzeniach technicznych przenoszących napęd obrotowy.

Z chińskiego patentu nr CN106239497 B znany jest elastyczny manipulator ze szkieletem wypełnionym płynem, który zawiera podstawę, elementy napędowe, mechanizmy przekładni, zespoły szkieletu z płynem, części ogonowe i tym podobne. Urządzenie to posiada wiele stopni swobody, dzięki czemu może zginać się, rozciągać i cofać w wielu kierunkach, tworząc różne zagięte kształty w przestrzeni.

Z amerykańskiego patentu US10557550 B2 znane są elastyczne połączenia, a w szczególności przeguby, stanowiące system elastycznych złączy o stałej objętości zawierający elastyczną membranę do łączenia w poprzek złącza i rozmieszczone w odstępach promieniowe żebra wsporcze przymocowane do membrany. Osiowe konstrukcje wsporcze są połączone z rozmieszczonymi w odstępach promieniowymi żebrami wsporczymi, co zapobiega osiowemu odkształceniu złącza w wyniku różnicy ciśnień. Osiowa konstrukcja nośna korzystnie zawiera obrotowe gniazda i bloki umożliwiające zginanie złącza i kurczenie się elastycznej membrany po wewnętrznej stronie zagięcia i rozszerzanie się o równą lub prawie równą wielkość na zewnątrz zagięcia, co skutkuje połączeniem o stałej objętości, które wymaga niskiego momentu obrotowego lub jego braku w całym ruchu zginania.

Dotychczas stosowane w stanie techniki przeguby, nie rozwiązują problemu budowy elastycznych przegubów z cięgnami membranowymi, przeznaczonych do wykorzystania w robotach, manipulatorach oraz w urządzeniach technicznych przenoszących napęd obrotowy. Rozwiązanie według wynalazku zapewnia elastyczny przegub, którego człony robocze wychylają się we wszystkich kierunkach i w niewielkim stopniu ich skręcania, jednocześnie posiadając zdolność do pochłaniania i tłumienia drgań i łagodzenia gwałtownych zmian obciążenia.

Przedmiotem wynalazku jest przegub z cięgnami membranowymi, charakteryzujący się tym, że zawiera rozmieszczone równomiernie po obwodzie, co najmniej trzy zespoły cięgien membranowych, z których każde z cięgien zespołu, jest połączone z drugim cięgnem w znany sposób złączką trójnikową, a na drugim końcu każde z cięgien membranowych jest połączone w znany sposób z gwintowanym króćcem umiejscowionym w gwintowanym otworze, znajdującym się na czołowej części członów przegubów, przy czym zespoły cięgien membranowych są w środkowej części przegubu, połączone trwale, promieniowo w znany sposób z mieszkowymi ramionami, za pomocą połączenia wciskowego ze złączką centralną trójnikową typu Y, przy czym złączka centralna trójnikowa posiada rozmieszczone symetrycznie dwa cylindryczne czopy, na których osadzono na stałe sprężyste mieszki połączone w znany sposób za pomocą połączenia kołkowego, ponadto górna część sprężystego mieszka jest połączona na stałe z tulejką, w której osadzono wzdłużne sferyczne łożysko ślizgowe, które z jednej strony przylega do powierzchni czołowej pierścienia dystansowego, dociśniętego do powierzchni czołowej wewnętrznego pierścienia osadczego wstawionego w znany sposób do wewnętrznego rowka obwodowego w tulejce, a z drugiej strony opiera się o powierzchnię czołową zewnętrznego pierścienia osadczego, osadzonego w znany sposób w rowku obwodowym wydrążonym w trzpieniu, który wkręcono w gwintowany otwór znajdujący się na powierzchni czołowej członów i przegubu. Korzystnie, mieszkowe ramiona w przekroju prostopadłym do ich osi, mają kształt eliptyczny, a dłuższa oś elipsy leży w płaszczyźnie prostopadłej do osi przegubu w jego pozycji nominalnej. Korzystnie, cięgna membranowe mają budowę krążkową i w przekroju poprzecznym do osi cięgien mieszkowych kształt koła, przy czym korzystnie średnica zewnętrzna Dz krążków jest co najmniej dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej D_w, a odległość h sąsiadujących ścian krążków cięgna membranowego jest co najmniej pięciokrotnie mniejsza od średnicy zewnętrznej Dz. Korzystnie, każdy z zespołów cięgien membranowych zawiera dwa cięgna mieszkowe. Korzystnie, cięgno membranowe jest pofałdowane i wykonane z jednolitego materiału elastycznego, jak kauczuk nitrylowy lub chloroprenowy lub naturalny lub z elastomeru lub polimerów.

Przedmiot wynalazku został opisany w przykładzie wykonania i uwidoczniony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia elastyczny przegub z cięgnami membranowymi w widoku z przodu,

Fig. 2 przedstawia elastyczny przegub z cięgnami membranowymi w widoku z boku,

Fig. 3 przedstawia elastyczny przegub z cięgnami membranowymi w widoku z góry,

Fig. 4 przedstawia elastyczny przegub z cięgnami membranowymi w widoku izometrycznym,

Fig. 5 przedstawia zespół cięgna membranowego w widoku z przodu,

Fig. 6 przedstawia przekrój B-B zespołu cięgna membranowego w ujęciu z Fig. 5,

Fig. 7 przedstawia zespół cięgna membranowego w widoku izometrycznym,

Fig. 8 przedstawia cięgno membranowe w widoku z przodu,

Fig. 9 przedstawia przekrój C-C cięgna membranowego w ujęciu z Fig. 8,

Fig. 10 przedstawia mieszkowe ramię w widoku z góry,

Fig. 11 przedstawia mieszkowe ramię w przekroju D-D w ujęciu z Fig. 10,

Fig. 12 przedstawia mieszkowe ramię w widoku izometrycznym,

Fig. 13 przedstawia sprężysty mieszek w widoku z przodu,

Fig. 14 przedstawia sprężysty mieszek w przekroju E-E w ujęciu z Fig. 13,

Fig. 15 przedstawia sprężysty mieszek w widoku izometrycznym.

Zgodnie z wynalazkiem, przegub z cięgnami membranowymi, zawiera jedenaście cięgien membranowych 4, 5, 10, wykonanych z jednolitego materiału elastycznego, przykładowo, z gumy lub kauczuku nitrylowego NBR lub chloroprenowego CR, lub naturalnego NBR lub etylenowo-propylenowodienowego EPDM, lub elastomeru lub polimerów, z których sześć cięgien membranowych 4 w postaci wygiętych pofałdowanych elementów membranowych, połączonych w pary, tworzących zespoły cięgien membranowych 1, jest rozmieszczone równomiernie po obwodzie i połączone złączkami trójnikowymi 6 z jednej strony, natomiast na drugich końcach każde z cięgien membranowych 4 w znany sposób jest połączone z gwintowanymi króćcami 8 wkręconymi w gwintowane otwory znajdujące się na czołowej części członów przegubów 2 i 3.

Zespoły cięgien membranowych 1 w środkowej części przegubu połączone są na stałe w znany sposób z mieszkowymi ramionami 5 przy pomocy połączenia wciskowego do złączki centralnej trójnikowej 7 typu Y. Mieszkowe ramiona 5 w przekroju prostopadłym do ich osi, mają kształt eliptyczny. Dłuższa oś elipsy leży w płaszczyźnie prostopadłej do osi przegubu w jego pozycji nominalnej, tj. bez obciążenia. Drugi koniec mieszkowego ramienia 5 jest połączona na stałe w znany sposób ze złączką trójnikową 7 położoną w centralnej części przegubu zespołu cięgien membranowych 1, która posiada rozmieszczone symetrycznie dwa cylindryczne czopy 18, na których osadzono na stałe sprężyste mieszki 10, które są połączone w znany sposób z czopami 18 za pomocą połączenia kołkowego przy użyciu stożkowych kołków 17 wstawionych we współosiowe otwory wydrążone w czopie 18 oraz w dolnej części sprężystego mieszka 10. Górna część mieszka 10 jest połączona na stałe z tulejką 13, w której osadzono wzdłużne sferyczne łożysko ślizgowe 12, które z jednej strony przylega do powierzchni czołowej pierścienia dystansowego 14 dociśniętego do powierzchni czołowej wewnętrznego pierścienia osadczego 15 wstawionego w znany sposób do wewnętrznego rowka obwodowego w tulejce 13. Z drugiej strony łożysko 12 opiera się o powierzchnię czołową zewnętrznego pierścienia osadczego 16 osadzonego w znany sposób w rowku obwodowym wydrążonym w trzpieniu 11, który wkręcono w gwintowany otwór znajdujący się na powierzchni czołowej członów 2 i 3 przegubu.

Zasada pracy przegubu zespołu cięgien membranowych 1 polega na tym, że pod wpływem jego obciążenia człony przegubu 2 i 3 mogą się odchylać we wszystkich kierunkach oraz mogą się także nieznacznie przemieszczać w kierunku osiowym w zależności od podatności sprężystych mieszków. Wielkość odchylenia kątowego członu przegubu 2 i 3 jest sumą lokalnych odkształceń kątowych poszczególnych krążków cięgna 9 cięgien membranowych 4. Przy tym, maksymalna wielkość lokalnego wychylenia Δβ jest proporcjonalna do stosunku wielkości średnic D_w/Dz oraz zmniejsza się wraz ze zmniejszeniem wysokości h, co ogranicza kąty wychylenia członu 2 względem członu 3. Z kolei zadaniem mieszkowych ramion 5 jest ograniczenie przemieszczania sią cięgien membranowych 4 w kierunku promieniowym, który jest prostopadły do osi przegubu w stanie nieobciążonym i odpowiada jego pozycji nominalnej. Przy czym eliptyczny kształt ramion mieszkowych 5 powoduje, że ramiona te mają ograniczoną podatność na skręcanie.

Wykaz odznaczeń odsyłających:

- zespół cięgna membranowego

- człon przegubu

- człon przegubu

- cięgno membranowe

- mieszkowe ramiona

- złączka trójnikowa (centralna)

- centralna złączka trójnikowa typu Y

- króciec gwintowany

- krążki cięgna mieszkowego

- sprężysty mieszek

- trzpień

- wzdłużne sferyczne łożysko ślizgowe

- tulejka

- pierścień dystansowy

- pierścień osadczy - wewnętrzny

- pierścień osadczy - zewnętrzny

- kołek stożkowy

- czop

Claims (5)

1. Przegub z cięgnami membranowymi, znamienny tym, że zawiera rozmieszczone równomiernie po obwodzie, co najmniej trzy zespoły cięgien membranowych (1), z których każde z cięgien membranowych (4) zespołu (1) jest połączone z drugim cięgnem (4) w znany sposób złączką trójnikową (6), a na drugim końcu każde z cięgien membranowych (4) jest połączone w znany sposób z gwintowanymi króćcem (8) umiejscowionym w gwintowanym otworze znajdującym się na czołowej części członów przegubów (2) i (3), przy czym zespoły cięgien membranowych (1) są w środkowej części przegubu połączone trwale, promieniowo w znany sposób, z mieszkowymi ramionami (5), za pomocą połączenia wciskowego ze złączką centralną trójnikową (7) typu Y, przy czym złączka centralna trójnikowa (7) posiada rozmieszczone symetrycznie dwa cylindryczne czopy (18), na których osadzono na stałe sprężyste mieszki (10) połączone w znany sposób za pomocą połączenia kołkowego przy użyciu stożkowych kołków (17), ponadto górna część mieszka (10) jest połączona na stałe z tulejką (13), w której osadzono wzdłużne sferyczne łożysko ślizgowe (12), które z jednej strony przylega do powierzchni czołowej pierścienia dystansowego (14) dociśniętego do powierzchni czołowej wewnętrznego pierścienia osadczego (15) wstawionego w znany sposób do wewnętrznego rowka obwodowego w tulejce (13), a z drugiej strony opiera się o powierzchnię czołową zewnętrznego pierścienia osadczego (16) osadzonego w znany sposób w rowku obwodowym wydrążonym w trzpieniu (11), który wkręcono w gwintowany otwór znajdujący się na powierzchni czołowej członów (2) i (3) przegubu.

2. Przegub z cięgnami membranowymi według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszkowe ramiona (5) w przekroju prostopadłym do ich osi, mają kształt eliptyczny, a dłuższa oś elipsy leży w płaszczyźnie prostopadłej do osi przegubu w jego pozycji nominalnej.

3. Przegub z cięgnami membranowymi według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że cięgna membranowe (4) mają budowę krążkową i w przekroju poprzecznym do osi cięgien membranowych kształt koła, przy czym średnica zewnętrzna Dz krążków (9) jest co najmniej dwukrotnie większa od średnicy wewnętrznej D_w, a odległość h sąsiadujących ścian krążków (9) cięgna membranowe jest co najmniej pięciokrotnie mniejsza od średnicy zewnętrznej Dz.

4. Przegub z cięgnami membranowymi według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że każdy z zespołów cięgien membranowych (1) zawiera dwa cięgna mieszkowe (4).

5. Przegub z cięgnami membranowymi według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że cięgno membranowe (4) jest pofałdowane i wykonane z jednolitego materiału elastycznego, jak kauczuk nitrylowy lub chloroprenowy lub naturalny lub z elastomeru lub polimerów.