SU1675079A1 - Приводной шарнир манипул тора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к робототехнике , в частности к механическим системам приводов промышленных роботов, соэдава1- емых по модульному принципу дл  автоматизации технологических процессов. Цель изобретени  - повышение долговечности и коэффициента полезного действи  за счет уменьшени  потерь на трение. Второй неподвижный диск выполнен аналогично первому и жестко установлен в корпусе напротив первого диска и соосно с ним. Два кольцевых подмагничивающих элемента жестко установлены в каждом неподвижном диске друг против друга и соосно с генератором волн. Последний выполнен из немагнитного материала, и на его наружной поверхности установлены два посто нных магнита, каждый из которых имеет форму полукольца. Жесткое зубчатое колесо волновой передачи выполнено с зубчатым венцом из посто нного магнита, полюса которого расположены у торцов этого венца напротив одноименных полюсов магнитных полуколец генератора волн. 2 ил. fe

Description

Изобретение относитс  к робототехнике , в частности к механическим системам приводов промышленных роботов, создаваемых по модульному принципу дл  автоматизации технологических процессов.

Цель изобретени  - повышение долговечности и коэффициента полезного действи  за счет уменьшени  потерь на трение.

На фиг. 1 представлен шарнир, общий вид, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Приводной шарнир выполнен в виде корпуса 1, в котором размещена механическа  передача, кинематически св занна  с электродвигателем 2. Выходной вал электродвигател  имеет зубчатое колесо 3, образующее зубчатое зацепление с промежуточным колесом 4. Число колес 4 может

быть два и более, что позвол ет более равномерно передать крут щий момент на внутренний зубчатый венец 5 генератора 6 волн. Каждое промежуточное колесо 4 установлено на подшипнике 7 качени , внутреннее кольцо которого зафиксировано в корпусном стакане посредством двух шариков 8, что позвол ет самоустанавливатьс  сопр гаемым зубчатым колесам 3 и 4 и генератору 6 волн. Генератор б волн установлен на корпусном стакане 9 на опорах качени . На наружной поверхности генератора волн, в местах, соответствующих вершине волны деформации, установлены диаметрально два (при двухволновой схеме) полукольца 10, выполненных из посто нного магнита, полюса которого расположены с торцов. В корпусе 9 на насыпных шариковых опорах 11 установлено жесткое

О

VI ел о VI ю

зубчатое колесо 12, имеющее внутренний цевочный зубчатый венец 13. Внутри колеса 12 под венцом 13 установлен кольцевой посто нный магнит 14, причем само кольцо 12 сделано из ферромагнитного мате- риала и жестко св зано с выходным валом 15 через втулку 16, выполненную из немагнитного материала. Регулировка осевого положени  колеса 12 в сборе с валом 15 осуществл етс  при сборке шариковых опор 11 за счет нат жной гайки 17. В зацепление с венцом 13 колеса 12 вход т бочкообразные ролики 18, торцы которых охвачены двум  кольцевыми пружинами 19 (например в виде резиновых колец). При этом торцы роликов 18 свободно размещены в соответствующих радиальных пазах 20 двух соосно расположенных дисков 21, которые жестко св заны с корпусным стаканом 9. Каждый диск 21 имеет два кольцевых подмагничивающих элемента 22, которые могут быть выполнены либо в виде мощных посто нных магнитов, либо электромагнитов, которые обеспечивают соответствующую величину магнитного пол  в зоне зацеплени , а также подпитку полей полюсов посто нных кольцевых магнитов .

Глубина радиальных пазов 20 дисков 21 одинакова и выбрана таким образом, что- бы в зоне малой оси деформации генератора волн между роликами 18 и генератором 6 волн существовал зазор 23, а в зонах большой оси деформации генератора б волн величина зазора 24 определ етс  величи- ной передаваемого крут щего момента и силой магнитного пол . Расчет сил посто нного магнитного пол , воздействующих на ролики 18, производитс  дл  номинальной величины передаваемого крут щего момента и нулевого значени  зазора 24. В случае передачи крут щего момента, большего по величине, чем его номинальное значение, возникает относительно небольшое силовое взаимодейст- вне генератора 6 волн и роликов 18 в зонах большой оси деформации. В случае передачи крут щего момента, меньшего по величине , чем его номинальное значение, магнитное поле в зубчатом зацеплении ко- леса 12 и роликов 18 и в кинематической паре ролики 18 - генератор 6 волн выступает в роли воздушной прослойки, обеспечивающей устранение трени  качени . На корпусе 1 может быть установлена пли- та 25, по которой элементы шарнира базируютс  на других элементах в конструкции манипул тора, а на выходном валу 15 шарнира может быть установлен ведущий шкив 26 с ремнем 27 ременной

передачи дл  передачи движений другим элементам конструкции манипул тора.

Шарнир работает следующим образом .

От системы управлени  (не показана) подаетс  сигнал на включение электродвигател  2. При этом начинает вращатьс  выходной вал, а его зубчатый венец передает вращение через промежуточное зубчатое колесо 4 на генератор 6 волн. Полукольца 10, выполненные из посто нного магнита, своими полюсами ориентированы на одноименные полюса роликов 18 и зубчатого венца 13 жесткого колеса 12. При вращении полуколец 10 вместе с генератором 6 волн силы магнитного пол  отталкивают соответствующие ролики 18 и ввод т их в зацепление с зубчатым венцом 13, причем представленна  ориентаци  полюсов посто нных магнитов 14 и взаимодействие полей дисков 10 и роликов 18 под номинальной нагрузкой значительно уменьшают силовое взаимодействие указанных элементов , а следовательно, уменьшают силы трени  скольжени , износ и повышают КПД и долговечность в шарнире. Вместе с тем на холостом ходу воздействие магнитного пол  практически исключает силовой контакт между зубчатым венцом 13 и роликами 18 и генератором 6 волн, что также положительно сказываетс  на долговечности передачи и ее КПД. Подмагничивающие элементы 22, во-первых, обеспечивают соответствующее намагничивание торцов роликов 18, а во- вторых, уменьшают трение торцов этих роликов в радиальных пазах 20 неподвижных дисков 21.

После поворота генератора 6 волн соответствующие ролики 18 выход т из зацеплени  с зубчатым венцом 13 под действием отталкивающих сил магнитного пол  и двух кольцевых пружин 19, и располагаютс  на дне радиальных пазов 20 с гарантированным зазором 23 по отношению к внешней поверхности генератора 6 волн, а в зацепление вход т другие ролики , располагающиес  над генератором волн. Вследствие наличи  бегущей волны деформации, определ ющей зацепление роликов 18 с зубчатым венцом 13, происходит поворот колеса 12, а вместе с ним - выходного вала 15. Передаточное отношение такой зубчатой передачи определ етс  разностью числа зубьев венца 13 и числа роликов 18. При этом следует отметить, что обычна  в волновых передачах эта разница не более четырех, что определ етс  только величинами внутренних напр жений в гибком колесе. В предложенном шарнире эта разница не имеет такого ограничени , а еледовательно , позвол ет получать любые передаточные отношени . Боч(сообразность роликов 18, нар ду с их свойствами магнитного подвешивани , за счет определенной полюсной ориентации генератора б волн, зубчатого колеса 12 и подмагничивающих элементов 22 обеспечивает их самоустановку и симметричное расположение относительно оси генератора волн и оси зубчатого венца 13. Целесообразно внешнюю поверхность генератора волн выполн ть вогнутой формы (фиг.2), радиус кривизны которой равен радиусу кривизны роликов 18.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Приводной шарнир манипул тора, содержащий входное и выходное звень  и волновую передачу, генератор волн которой кинематически св зан с одной стороны с двигателем, а с другой стороны - с роликами , которые в свою очередь образуют цевочное зацепление с жестким зубчатым колесом, жестко св занным с выходным эвеном, при этом один торец каждого ролика расположен в соответствующем радиальном пазу первого неподвижного диска, установленного

   14

   5

   0

   5

   в корпусе передачи соосно с генератором волн, а все ролики охвачены кольцевыми пружинами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  долговечности и КПД за счет уменьшени  потерь на трение, он снабжен вторым неподвижным диском, выполненным аналогично первому и жестко установленным в корпусе напротив первого диска и соосно с ним, а также двум  кольцевыми подмагничивающими элементами, которые жестко установлены в каждом неподвижном диске друг против друга и соосно с генератором волн, при этом генератор волн выполнен из немагнитного материала и на его наружной поверхности установлены два дополнительно введенных посто нных магнита, каждый из которых имеет форму полукольца, причем ролики выполнены бочкообразными из ферромагнитного материала и их вторые торцы расположены в радиальных пазах второго неподвижного диска, а жесткое зубчатое колесо волновой передачи выполнено с зубчатым венцом из посто нного магнита, полюса которого расположены у торцов этого венца напротив одноименных полюсов магнитных полуколец генератора волн.

   12

   18

   13

   Фиг.1

   19 18