Приводной сферический шарнир — SU 1646863 (original) (raw)
(54) ПРИВОДНОЙ СФЕРИЧЕСКИЙ ШАРНИР(57).Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных манипуляционных системах в качествеспециального соединения и привода звеньев. совершающих пространственные перемещения. Целью изобретения является но.2 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР повышение нагрузочнои способности эа счет повышения жесткости шаровой головки при одновременном повышении точности позиционирования ведомого звена относительно ведущего путем уменьшения люфтов в кинематических цепях, При вращении жесткого колеса 13 волновой передачи движение передается зубчатым сектором 11 на шаровую головку 3, которая поворачивается оносительно ведущего звена 1 в вертикальной плоскости. При повороте вала 19 привода 22 на 90 аналогичное движение шаровой головки 3 осуществляется в горизонтальной плоскости. При вращении генератора 6 волн сдвоенной волновой зубчатой передачи от двигателя 30 осуществляется поворот ведомого звена 1 вокруг собствен10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в различных манипуляционных системах в качествеспециального соединения и привода звеньев, совершающих пространственные перемещения.Целью изобретения является повышение нагрузочной способности за счет повышения жесткости шаровой головки приодновременном повышении точности позиционирования ведомого звена относительно ведущего путем уменьшения люфтов вкинематических цепях,На фиг,1 показан приводной сферический шарнир, продольный разрез; на фиг,2 -разрез А-А на фиг,1,Приводной сферический шарнир содержит ведущее звено 1, ведомое звено 2 ишаровую головку 3, жестко связанную с звеном 2, В ведущем звене 1 неподвижно закреплены кольца 4 и 5, имеющиесферические поверхности, служащие опорными поверхностями для шаровой головки3, В расточке шаровой головки 3 установлена волновая сдвоенная зубчатая передача,включающая генератор 6 волн, гибкое колесо 7, выполненное в виде кольца с двумязубчатыми венцами, жесткое зубчатое колесо 8, неподвижно закрепленное в шаровойголовке 3, и подвижное жесткое колесо 9,соединенное с валом 10 зубчатого сектора11, смонтированного в шаровой головке 3на подшипниковых опорах 12, Известно, чтоволновая сдвоенная зубчатая передача является практически самотормозящейся(КПД менее 0,5),Зубчатый сектор 11 зацепляется с зубчатым колесом 13, служащим одновременножестким зубчатым колесом волнового редуктора, имеющего внутренние зубья, эацепленные с зубьями гибкого колеса 14, вкотором расположен генератор 15 волн,Зубчатый сектор 11 имеет плоские поверхности 16, контактирующие с боковымиповерхностями паза 17 подвижной направляющей 18, связанной посредством вала 19;установленного на по)шипниковых опорах20, с валом 21 привода 22, закрепленного назвене 1 и имеющего аналогичную,сдвоенную волновую зубчатую передачу (не показана).К подвижной направляющей 18 неподвижно прикреплено гибкое колесо 14 ипосредством переходника 23 присоединендвигатель 24, вал 25 которого при помощимуфты 26 связан с валом 27 генератора 15волн. В расточке переходника 23 смонтированы подшипниковые опоры 28 зубчатогоколеса 13. Двигатель 24 и переходник 23имеют воэможность двигаться совместно с подвижной направляющей 28 относительно звена 1 за счет наличия паза 29, выполненного в звене 1.В расточке шаровой головки 3 закреплен двигатель 30, вал которого снабжен двумя рабочими концами 31 и 32, расположенными по торцам двигателя 30. Вал двигателя 30 своими концами 31 и 32 имеет возможность взаимодействовать через электромагнитные муфты 33 и 34 соответственно с генератором 6 волн и винтом 35 роликовинтовой передачи, Винт 35 смонтирован на подшипниках 36 в ведомом звене 2 и взаимодействует через резьбовые ролики 37 с гайкой 38, неподвижно закрепленной в расточке дополнительного ведомого звена 39, установленного коаксиально основному ведомому звену 2 с возможностью относительного осевого перемещения. От поворота звено 39 предохраняется шпонкой 40В ведущем звене 1 и кольцах 4 и 5 выполнены пазы, в которых установлены тормозные колодки 41 и 42, имеющие сферические поверхности, соответствующие шаровой головке 3 и связанные с поршнями 43 и 44 гидроцилиндров 45 и 46, причем поршни 43 и 44 нагружены пружинами 47 и 48 соответственно.Приводной сферический шарнир работает следующим образом.При отключении муфты 33 включается привод 22 и получает вращение подвижная направляющая 18. связанный с ней зубчатый сектор 11, вал 10, жесткое колесо 9. Так как волновая сдвоенная зубчатая передача является практически самотормозящейся (в данном случае она работает как муфта), то получает вращение жесткое колесо 8 и связанная с ним шаровая головка 3, Таким образом, при работе привода 22 шаровая головка 3, связанная с ведомыми звеньями 2 и 39, получает вращение вокруг оси, Однако такое вращение возможно только при совпадении оси вала 10 с продольной осью ведущего звена 1, т.е. с осью валов 19 и 21, Это вращение является вспомогательным и предназначено для поворота шаровой головки 3 в требуемой плоскости относительно осиХиЕ.Для сообщения поворотного движения шаровой головки 3 в плоскости зубчатого сектора 11, т,е, относительно оси Х и Е, включаетсяприводной двигатель 24, который через валы 25, 27 и муфту 26 приводит во вращение генератор 15 волн. Вращаясь, генератор 15 деформирует гибкое колесо 14, зацепляющееся с жестким колесом 13, вследствие чего последнее получает замедленное поворогное движение и сообщаетего зубчатому сектору 11 и через вал 10 и подшипниковые опоры 12 шаровой головке 3. При этом относительно поворотной направляющей 18 зубчатый сектор 11 скользит поверхностями 16 по поверхностям паза 17. Указанные движения шаровой головки 3 позволяют иметь ведомым звеньям 2 и 39 две степени подвижности.Для вращения шаровой головки 3 относительно оси ведомого звена 2 (ось У) при любом положении оси вала 10 зубчатого . сектора 11 по отношению к продольной оси ведущего звена 1 подается напряжение на электромагнитную муфту 33, соединяющую конец 31 вала двигателя 30 с генератором 6 волн волновой сдвоенной зубчатой передачи, и включается двигатель,30, При этом генератор 6 получает вращение, деформируя гибкое колесо 7, зацепляющееся с жесткими колесами 8 и 9. Жесткое колесо 9 играет в данном случае роль неподвижного колеса волновой передачи, так как оно связано с валом 10, который заторможен относительно звена 1,Вследствие деформирования гибкого колеса 7 и его зацепления с жесткими колесами 8 и 9 г 1 олучает замедленное вращение жест кое колесо 8 и сообщает его шаровой головке 3 и ведомым звеньям 2 и 39. Вместе с шаро вой головкой вращается также и двигатель 30Таким образом, т 1 редложенный меха низм поворота шаровой головки позволяет реализовать три степени подвижности ве домых звеньев, а именно вращение вокруг осей Х, У, 7.Для сообщения ведомому звену 39 поступательного движения (по оси У) подается напряжение на электромагнитную муфту 34 и включается двигатель 30. При этом получает вращение винт 35, который, взаимодействуя с резьбовыми роликами 37 сообщает осевое перемещение гайке 38 и связанному,с ней дополнительному ведомому звену 39, Благодаря свойствам роликовинтовой передачи работать при высоких скоростях двигатель 30 и винт 35 соединяются напрямую без промежуточных передач.Шаровая головка 3 для устранения влияния зазоров в сопряжениях и повышения точности движения ведомого звена 39 может быть зафиксирована относительно звена 1, Для этого рабочая среда подается в гидроцилиндры 45 и 46. при этом поршни 43 и 44 давят на тормозные колодки 41 и 42, которые, перемещаясь поступательно, сжимают шаровую головку 3, жестко фиксируя 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ее в требуемом положении. При необходимости освобождения шаровой головки 3 от фиксации снимают давление рабочей среды в гидроцилиндрах 45 и 46, Под действием пружин 47 и 48 поршни 43 и 44 и колодки 41 и 42 возвращаются в исходное положение, освобождая шаровую головку 3,Формула изобретения Приводной сферический шарнир, содержащий ведущее и ведомое звенья, шаровую головку, жестко связанную с ведомым звеном и кинематически связанную посредством трех двигателей и тормозных колодок с ведущим звеном, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения нагрузочной способности за счет повышения жесткости шаровой головки при одновременном повышении точности позиционирования ведомого звена относительно ведущего путем уменьшения люфтов в кинематических цепях, он снабжен двумя сдвоенными волновыми зубчатыми передачами. установленными в ведущем звене и в шаровой головке так, что их продольные оси параллельны продольным осям соответственно ведущего эвенэ и шаровой головки, подвижной направляющей, шарнирно связанной с ведущим звеном, зубчатым сектором, подвижно установленным в этой направляющеи, жестко связанным с подвижным жестким колесом второй сдвоенной волновой зубчатой передачи и шарнирно связанным с шаровой головкой, а также третьей волновой зубчатой передачей, оснащенной подвижным жестким колесом, имеющим основной внутренний и дополнительный внешний зубчатые венцы, и неподвижным гибким зубчатым колесом- цилиндром, причем указанная передача установлена в подвижной направляющей, кинематически связана с одним иэ двигателей, который жестко установлен на этой направляющей, а продольная ось передачи перпендикулярна продольной оси ведущего звена, при этом два других двигателя установлены соответственно в ведущем и ведомом звеньях, кинематически связаны соответственно с первой и второй сдвоенными волновыми зубчатыми передачами и их продольные оси совпадают с продольными осями соответствующих сдвоенных передач, а подвижное жесткое колесо третьей волновой зубчатой передачи образует зацепление с зубчатым сектором посредством своего дополнительного внешнего зубчатого венца,1646863 Фиг Составитель А.уваровьникова Техред М.Моргентал Корректор Т,К Редактор М роизводственно-издательский комбинат "Патент". г Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 1643 Тираж 465 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб, 4/5