SU1151453A1 - Манипул тор - Google Patents

Abstract

1. МАНИПУЛЯТОР, содержащий шарнирно-рычажный исполнительньй орган с подвижными звень ми, сочлененными одно с другим и с неподвижным основанием двуосными шарнирами, причем звень  выполнены в виде полых цилиндров с концентрически расположенными внутри трубчатыми валами, на концах которых жестко закреплены ведомые и ведущие зубчатые колеса трехзвенных дифференциальных механизмов , а сателлиты этих трехзвенных Дифференциальных механизмов расположены в корпусах шарниров по их ос м и равномерно распределены относительно продольных осей звеньев, причем периферийные сателлиты жестко посажены на трубчатые отростки силовых .водил, сочлен кшщх корпуса шарниров и приводы подвижных звеньев с выходными валами, установленные на неподвижном основании и кинематически св занные с соответствующими входными зубчатыми колесами исполнительного органа, отличающийс  тем, что, с целью кинематической разв зки движений и уменьшени  мощности приводов , он снабжен двум  дополнительными коническими дифференциалами и суммирующей зубчатой передачей, причем корпуса подвижных звеньев вьшолнены в виде тройников, а двуосные шарниры развернуты один относительно другого на 90,при этом кинематические ветки силовых водил трехзвенных дифференциальных механизмов каждого двуосного шарнира замкнуты парами зуб-чатых шестерен суммирующей конической передачи,одна из которых находитс  в зацеплении с соответствую1Щ1м зубчатым колесом водила одного из двух дополнительных конических дифференциалов, первые входные зубчатые колеса которых жестко насажены на выходной вал (Л. первого привода, а вторые через сутмируинцую зубчатую передачу кинемас тически св заны с вторым приводом. 2. Манипул тор по п.1, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  маневренности, он снабжен зубчатыми секторами, а каждое подвижное звено вьлолнено в виде кресСП товины, на которой жестко закреплены NBA зубчатые секторы, расположенные по .4 парно во взаимно перпендикул рных сл плоскост х, и сцепленных с зубчатыми со секторами корпусов предьщущего и последук цего звеньев, а внутри крестовины по двум взаимно перпендикул рHbw ее ос м равномерно справа и слева от продольных осей звеньев располо жены входные и выходные сателлиты трехзвенных дифференциальных механизмов , которые трубчатыми валами, концентрически расположенными по ос м крестовины, жестко сочленены соответственно с ведомыми зубчатыми

Description

Колесами предьздущего шарнира и ведущими зубчать1ми колесами последующего шарнира, причем два периферийных входных сателлита трехзвенного дифференциального механизма жестко посажены на трубчатые отростки силовых водил трехзвенного дифференциального механизма последующего шарнира.

Изобретение относитс  к манипул торостроению и может быть использовано а качестве исполнительных органов манипул торов и роботов.

Известен маютул тор, содержащий шарнирно-рь чажШ)й исполнительный орган с подвижными звень ми, сочлененными одно с другим и с неподвижным основанием двуосными шарнирами, причем звень  вьшолнены в виде полых цилиндров С концентрически расположенными внутри трубчатыми валами, на концах которых жестко закреплены ведомые и ведзщие зубчатые колеса трехзвенных дифференциальных механизмов , а сателлиты этих трехзвенных дифференциальных механизмов расположены в корпусах шарниров по их ос м и равномерно распределены относ 1тельно продольных осей звеньев, причем периферийные сателлиты жестко посажены на трубчатые отростки силовых водил, сочлен ющих корпуса шарниров и приводы подвижных звеньев с выходными валами, установленные на неподвижном основании и кинематически св занные с соответствук цими входными зубчатыми колесами испапннтельйого органа ft}

Недостатками известного устройства  вл ютс  взаимное вли ние кинематических движений звеньев и больша  энергоемкость приводов.

Цель изобретени  - обеспечение кинематической разв зки движений и

уменьшение мощности приводов.

Цель достигаетс  тем, что манипул тор , содержащий шарнирно-рычажный исполнительный орган с подвижными звень ми, сочлененными одно с другим и с неподвижным основанием двуосными шарнирами, причем звень  выполнены в виде полых цилиндров с концентрически расположенными внутри трубчатыми валами, на концах которыхжест:КО закреплены ведомые и ведущие зубчатые колеса трехзвенньк дифференциапьных механизмов, а сателлиты этих трехзвенных дифференциальных механизмов расположены в корпусах шарниров ; по их ос м и равномерно распределены относительно продольных осей звеньев, причем периферийные сателлиты жестко посажены на трубчатые отростки силовьк водил, сочлен ющих корпуса пшрниров и приводы подвижных звеньев с выходными валами, установленные на неподвижном основании и кинематически св занные с соответствук цими входными зубчатыми колесами исполнительного органа, снабжен двум  дополнительными коническими дифференциалами и суммиругацей зубчатой передачей , причем корпуса подвижных звеньев выполнены в виде тройников, а двуосные шарниры развернуты один относительно другого на 90, при этом кинематические ветки силовых водил трехзвенных дифференциальных механизмов казкдого двуосного шарнира замкнуты парами зубчатых шестерен суммирук цей конической передачи, одна из которых находитс  в зацеплении с соответствукщим зубчатым колесом водила одного из двух дополнительных конических дифференциалов, первые входные зубчатые колеса которьж жестко насажены на вькодной вал первого привода , а вторые чербз суммирукщую зубчатую передачу кинематически св заны с вторым приводом.

Кроме того, дл  повмпени  маневренности манипул тор снабжен зубчатыми секторами, а каждое подвижное звено вьтолнено в виде крестовины, на которой жестко закреплены зубчатые секторы, расположенные попарно во взаимно перпендикул рных плоскост х , и сцепленных с зубчатыми секторами корпусов предвдз его и последующего звеньев,а внутри крестовины по двум взаимно перпендикул рньм ее ос м равномерно справа и слева от продольэ ных осей звеньев расположены входны и выходные сателлиты трехзвенных ди ференциальных механизмов, которые трубчатыми валами, концентрически расположенными по ос м крестовины, жестко сочленены соответственно с ведомыми зубчатыми колесами предьщу щего шарнира и ведущими зубчатыми колесами последующего шарнира, причем два периферийных входных сателлита трехзвенного дифференциального механизма жестко посажены на трубчатые отростки силовых водил трехзвенного дифференциального механизм последугацего шарнира. t На фиг. 1 изображена кинематичес ка  схема манипул тора; на фиг. 2 подвижное звено в виде крестовины. Устройство содержит неподвижное основание 1, на котором установлены приводы 2 и 3 с выходными валами, подвижные звень  4 и 5, кинематичес ки сочлененные одно с другим и неподвижным основанием двуосными шарн рами 6 и 7, причем оси шарниров раз вернуты друг относительно друга на 90. Подвижные звень  и сочлененный с первым подвижным звеном 4 корпус 1 вьшолнены в виде полых цилиндров с концентрически расположенными внутр трубчатыми валами. Полые цилиндры звеньев и корпус основани  оканчива ютс  тройниками 8, поперечные оси которых  вл ютс  ос ми двуосных шар ниров. На тройниках 8 жестко закреп лены зубчатые сектора 9 и tO, образующие зубчатые пары между сочлен е мыми звень ми. Сочленение звеньев осуществлено парой пустотелых силовых водил 11 и 12, трубчатые отрост ки которых с тройниками 8 образуют вращательные пары, оси которых  вл  ютс  нижней и верхней ос ми шарнира Внутри тройников 8 расположены ведущие 13 и ведомые 14 зубчатые колеса трехзвенных дифференциальных механизмов, жестко закрепленные на концах трубчатых валов. Сателлиты 1 этих трехзвенных дифференциальных механизмов расположены по ос м шарниров равномерно по обе стороны от продольной оси звена и трубчатыми валами жестко соединены с ведущими 16 и ведомыми 17 цилиндрическими зубчатыми колес&ми, расположенными в пустотелых силовых водилах 11, и 53 12. Пара периферийных сателлитов трехзвенного дифференциального механизма предыдущего звена жестко посажена на Трубчатые отростки силовых водил 11 и 12. С помощью этих периферийных сателлитов трехзвенного диференциального механизма к шарнирам подводитс  движение от приводов 2 и 3. Ведущие цилиндрические зубчатые колеса 16 сцеплены с ведомыми 17 либо непосредственно, либо через проме жуточные зубчатые пары 18, образу  зубчатые передачи, передающие транзитные движени  через шарнир последующим подвижным звень м. Входные зубчатые колеса 19-22 жестко посажены на концах трубчатых валов корпуса основани  1, попарно кинематически соединены между собой суммирующими шестерн ми 23-26, а в свою очередь шестерни 24 и 26 сцеплены с зубчатыми колесами 27 и 28 силовых водил дополнительных дифференциальных механизмов 29 и 30. Ведущие колеса 31 и 32 этих дополнительных дифференциальных механизмов 29-и 30 спарены между собой и посажены на выходной вал редуктора 33 привода 2, а ведущие колеса 34 и 35 образуют суммирующую зубчатую коническую передачу , суьвчирующее зубчатое колесо 36 которой посажено на выходной вал редуктора 33 привода 3.Входные валы редукторов 33 сочленены с ирполнительньми двигател ми 37 приводов 2 и 3. Конструкци  исполнительного органа будет более компактной, а шарнир приобретает свойства, близкие шаровому шарниру, если подвижное звено 4 выполнить в виде крестовины 38. В этом случае на крестовине 38 в двух взаимно перпендикул рных плоскост х жестко креп тс  зубчатые секции 39 и 40, сцепленные соответственно с зубчатьпдаг секторами 41 и 42 предьщущего и последующего подвижных звеньев. Внутри крестовины 38 располагаютс  сателлиты трехзвенного дифференциального механизма, причем входные сателлиты 43 размещены по одной оси крестовины, а выходные 44 - по другой и трубчатыми валами, концентрически расположенными по этим ос м, жестко св заны с цилиндрическими ведомыми зубчатыми колесами первых силовых водил 45 и 46 и «1 с цилиндрическими ведущими зубчатыми колесами вторых силовых.водил А7 и 48. Устройство работает следующим образом. При согласованном вращении приводов 2 и 3 ведущие колеса 31 и 34 дополнительного дифференциального механизма 29 вращаютс  в разных направ лени х, а зубчатое колесо 27 силового водила остановлено. Ведущие колеса 32 и 35 дополнительного дифференциального механизма 30 имеют при этом согласованное вращение, а следовательно , зубчатое колесо 28 силового водила этого дополнительного дифференциального механизма вращаетс  в ту же сторону, передава  движение от приводов 2 и 3 суммирующим . шестерн м 25 и 26. Так осуществл етс  суммирование мощности двух приводов. Суммирующие шестерни 25 и 26, име  противоположные вращени , привод т во вращение в разных направлени х входные зубчатые колеса 21 и 2 передаюпше движение двуосному шарниру 7 и подвижному звену 5. Движение двуосному шарниру 7 передаетс  трубчатыми валами, несущими зубчатые колеса 21 и 22, далее через цилиндрические зубчатые передачи 13 и 14 дву осного шарнира 6 передаетс  трубчат ми валами подвижного звена 4, которое ведущими зубчатыми колесами поворачивает пустотелые силовые водила 1 1 и 12 двуосного шарнира 7 в одном направлении. При повороте силовых водил двуосного шарнира 7 относительно верхней оси шарнира происходит поворот в ту же сторону под вижного звена 5 относительно нижней оси шарнира, при этом зубчатый сектор 10 обкатьшаетс  по неподвижному зубчатому сектору 9. Таким образом, суммарный угол поворота i подвижного звена 5 относительно звена 4 равен ci (1 -ь u) угол поворота силовых водил 11 и 12 относительно верхней оси двуосного шарнира; передаточное число зубчатой пары, образованной зубчатыми секторами 3 9 и 10 тройников двуосного шарнира 7. При U 1 угол поворота подвижного звена 5 равен . Если передаточные числа Цц; зубчатых цилиндрических передач, расположенные в пустотелых силовых водилах, вьтолнить равными передаточному числу и зубчатой пары, образованной зубчатыми секторами 9 и 10, то при неподвижных ведущих цилиндрических колесах 16 ведомые колеса 17 при повороте подвижного звена 5 будут синфазно с подвижным звеном 4 обкатыватьс  относительно ведущих цилиндрических зубчатых колес 16. Этим достигаетс  кинематическа  разв зка транзитных движений при изгибе подвижных звеньев. Если теперь приводам 2 и 3 сообщить встречные вращени , то обеспечиваетс  работа манипул тора с той лишь разницей, что в этом случае зубчатое колесо 28 силового водила дополнительного дифференциального механизма 30 будет остановлено, а зубчатое колесо 27 силового водила дополнительного дифферен1Ц1ального механизма 29 приведет в движение силовые водила 11 и 12 двуосного шарнира 6 и подвижного звена 4, зубчатые колеса переворачивают силовые водила 11и 12 двуосного шарнира 7 в одном направлении. При повороте силовых водил 11 и 12двуосного шарнира 7 относительно верхней оси шарнира происходит поворот в ту же сторону подвижного звена 5 относительно нюкней оси шарнира, при этом зубчатый сектор 10 обкатываетс  по неподвижному зубчатому сектору 9. Достоинством любого исполнительного органа манипул тора  вл етс  отсутствие зазоров в сочленени х лементов кинематических цепей. В редлагаемой конструк1 ;ии отсутствие зазоров достигаетс  предварительной нат жкой замкнутых параллельных ветей кинематических цепей, подвод щих вижение к двуосным шарнирам. Кинематические цепи, подвод щие вижени  к двуосным шарнирам, содерат по две параллельных ветви, котоые на неподвижном основании 1 замкуты суммирующими шестерн ми 23-24 25-26 соответственно, а в двуосных арнирах - силовьа«1 водилами 11 и 12,

которые могут поворачиватьс  только согласно. Поэтому, если перед замыканием параллельных ветвей, подключаемых к силовым водилам дополнительных дифференциальных механизмов 2 и 30, использу  естественную упругость трубчатых валов или йыполм  в них специальные проточки с заданной жесткостью торсиона, развернуть шестерни 23, 24 и 25, 26 по часовой или против часовой стрелки, то параллельные ветви окажутс  нат нутыми , а зазоры в этих цеп х выбранными . При этом величина упругого момента торсиона, образованного проточками трубчатых валов, обеспечивагаца  принудительный нат г кинематических цепей, должна быть несколько большей моментов трени  в этих цеп х. Использование предлагаемого манипул тора позвол ет обеспечить кинематическую разв зку шарнирно-рычажной конструкции исполнительного органа с вынесением в единый, блок привода- , ми при сохранении дл  двух шарниров с взаимно перпендикул рными ос ми принципа суммирований мощности двух приводов.

Claims (2)

1. МАНИПУЛЯТОР, содержащий шарнирно-рычажный исполнительный орган с подвижными звеньями, сочлененными одно с другим и с неподвижным основанием двуосными шарнирами, причем звенья выполнены в виде полых цилиндров с концентрически расположенными внутри трубчатыми валами, на концах которых жестко закреплены ведомые и ведущие зубчатые колеса трехзвенных дифференциальных механизмов, а сателлиты этих трехэвенных дифференциальных механизмов расположены в корпусах шарниров по их осям и равномерно распределены относительно продольных осей звеньев, причем периферийные сателлиты жестко посажены на трубчатые отростки силовых .водил, сочленяющих корпуса шарниров и приводы подвижных звеньев с выходными валами, установленные на неподвижном основании и кинематически связанные с соответствующими входными зубчатыми колесами исполнительного органа, отличающийся тем, что, с целью кинематической развязки движений и уменьшения мощности при водов, он снабжен двумя дополнительными коническими дифференциалами и суммирующей зубчатой передачей, причем корпуса подвижных звеньев выполнены в виде тройников, а двуосные шарниры развернуты один относительно другого на 90°,при этом кинематические ветки силовых водил трехзвенных дифференциальных механизмов каждого двуосного шарнира замкнуты парами зуб-чатых шестерен суммирующей конической передачи,одна из которых находится в зацеплении с соответствуюпщм зубчатым колесом водила одного из двух допол'нительных конических дифференциалов, первые входные зубчатые колеса которых жестко насажены на выходной вал первого привода, а вторые через суъ мирующую зубчатую передачу кинематически связаны с вторым приводом.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения маневренности, он снабжен зубчатыми секторами, а каждое подвижное звено выполнено в виде крестовины, на которой жестко закреплены зубчатые секторы, расположенные попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях, и сцепленных с зубчатыми секторами корпусов предьщущего и последующего звеньев, а внутри крестовины по двум взаимно перпендикулярным ее осям равномерно справа и слева от продольных осей звеньев расположены входные и выходные сателлиты трехэвенных дифференциальных механизмов, которые трубчатыми валами, концентрически расположенными по осям крестовины, жестко сочленены соответственно с ведомыми зубчатыми

SU. 1151453 колесами предыдущего шарнира и ведущими зубчатыми колесами последующего шарнира, причем два периферийных входных сателлита трехзвенного диф ференциального механизма жестко посажены на трубчатые отростки силовых водил трехзвениого дифференциального механизма последующего шарнира.