Патент на изобретение №2155893

(54) РЕДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в робототехнике для движения инструментов, например для захватывания, сварки, зачистки заготовок, нанесения клея и т.п. Редукторный двигатель содержит приводной двигатель, кожух, сквозной полый вал и планетарную коробку передач, включающую водило, несущее несколько планетарных шестерен, закрепленное в кожухе, и вращающиеся полые колеса, расположенные друг за другом. Планетарная коробка передач расположена между кожухом и сквозным полым валом концентрически к последнему. При экономящей место конструкции и малом весе достигнут беспрепятственный проход сквозного полого вала, через который может производиться подача энергии, проходить кабель, подаваться материал и т.д. 17 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к редукторному двигателю с приводным двигателем и приводимой им, расположенной в кожухе планетарной передачей Вольфрома, содержащей водило, две несомые им планетарные шестерни и одно жестко закрепленное в кожухе, и одно вращающееся полое колесо, расположенные аксиально друг за другом.

Ручная передача служит при применении роботов для движения инструментов, например для захватывания, сварки, зачистки заготовок, нанесения клея и т.п. , вокруг оси вращения и вокруг вертикальной к ней оси поворота в соответствии с человеческой рукой. В случае необходимости между инструментом и ручным приводом размещена предохранительная муфта, которая в нормальном режиме работы двигателя обеспечивает жесткую связь между инструментом и ручным приводом, однако в случае столкновений дает гибкую связь между ними. Для снабжения инструментов соответственно предохранительной муфты необходимы энергетические и прочие питающие подводы, например, для набрызгиваемого лака и т.п., которые подводятся к этим элементам извне, т.е. в незащищенном виде. В случав необходимости желательным является приведение одного инструмента, не нагружая ручной передачи дополнительным весом двигателя для инструмента. Это потребовало бы прохода через ручную передачу.

Задачей изобретения является создание такого редукторного двигателя, передача которого имеет проход.

Эта задача решается тем, что предусмотрен сквозной полый вал, причем между кожухом и полым валом концентрически к последнему расположена планетарная передачи Вольфрома, водило которой расположено с возможностью вращения относительно полого вала, полые колеса которой взаимодействуют с обеими планетарными шестернями и вращающееся полое колесо которой образует ведомое звено.

Согласно изобретению планетарная передача выполнена с возможностью привода через взаимодействующую с планетарными шестернями полую шестерню. При этом планетарная передача может быть выполнена с возможностью привода через находящееся на его планетарных шестернях зубчатое колесо, приводимое шестерней. Эта шестерня выполнена в качестве конической шестерни и зубчатое колесо выполнено коническим. Полое колесо расположено относительно кожуха в радиально и аксиально действующем подшипниковом узле. Остальные отличительные признаки изложены в формуле изобретения. Примеры выполнения редукторного двигателя согласно изобретению поясняются ниже с помощью следующих чертежей:
Фиг. 1 показывает частично схематически отрезки и частично в разрезе ручную передачу для руки робота в первой форме выполнения редукторного двигателя.

Фиг. 2 показывает две другие формы выполнения редукторного двигателя частично в разрезе, а также частично схематически.

Фиг. 3 показывает частично схематически подъемную передачу.

Двухосевая ручная передача для автооператора согласно фиг. 1 содержит служащий осью вращения ручной передачи полый вал 1, связанный с, в основном, полым цилиндрическим или кольцевым, имеющим закрывающее колесо 2а кожухом 2, так что полый вал 1 расположен жестко по отношению к кожуху 2. Кожух 2 имеет сбоку фланец 3 для прифланцовки приводного двигателя 4. Приводной двигатель 4 имеет приводной вал 5, на котором закреплена конусная шестерня 6.

Конусная шестерня 6 служит для привода пятиколесной или планетарной передачи Вольфрома 7. Эта имеющая малый люфт и косое зубчатое зацепление планетарная передача 7 имеет планетарное водило 8, принимающее две смещенные на 180^o, проходящие коаксиально к полому валу 1 планетарные оси 9, на которых монтированы на игольчатых подшипниках 10 планетарные шестерни 11. Планетарное водило 8 на обращенной к конической шестерне 6 стороне снабжено коническим колесом 12, которое входит в зацепление с конической шестерней 6, так что планетарное водило 8 приводится от приводного двигателя 4.

Кожух 2 служит опорой жестко связанному с ним полому колесу 13, смежно и коаксиально к которому расположено ведомое полое колесо 14, причем оба приводятся в зацепление с планетарными шестернями 11.

Ведомое полое колесо 14 находится на торцевой стороне ручной передачи и несет опорный фланец 15 для крепления, например, инструмента или ограничителя нагрузки. Между опорным фланцем 15 и полым валом 1, соответственно кожухом 2, расположены уплотнения 16′ и 16”. Кроме того, ведомое полое колесо 14 монтировано в кожухе 2 без зазора в действующем аксиально и радиально подшипниковом узле 17.

Планетарное водило 8 опирается в зоне обращенной к конической шестерне торцевой стороны через иголчатый подшипник 18 на полый вал 1, в то время как между его обращенной к опорному фланцу 15 торцевой стороной и ведомым полым колесом 14 расположен конический роликовый подшипник 19.

Эта конструкция является очень компактной и позволяет проход с большим диаметром при сравнительно малом общем диаметре и достаточно большим ведомым моментом вращения, причем планетарная передача Вольфрома 7 имеет в качестве составной планетарной передачи высокую редукцию, например 100 : 1, и вместе с этим позволяется достигать чрезвычайно точного позиционирования.

Вместо непосредственно подсоединенного приводного двигателя 4 может применяться, например, подсоединенный через ременную передачу приводной двигатель 4, причем приводной вал 5 связан тогда с зубчатоременным колесом.

Поворотный привод 20 для оси поворота ручного шарнира в форме приводного двигателя или зубчато-ременной передачи взаимодействует с кожухом 2, чтобы возвратно-поступательно поворачивать его вокруг оси, например вокруг оси приводного вала 5 или параллельной к нему оси, вертикально к оси полого вала 1. При представленной на фиг. 2 слева форме выполнения приводной двигатель 4 является аккумуляторным кольцевым серводвигателем с резольвером 21, опирающимся в кожухе. Резольвер 21 подает сигналы в соответствии с углом поворота и числом оборотов приводного двигателя 4 на электронное исполнительное приспособление (не показано). Приводной двигатель 4 приводит опирающуюся через игольчатый подшипник (не показан) на полый вал 1 полую шестерню 22, которая со своей стороны взаимодействует с планетарными шестернями 11 и таким образом приводит пятиколесную или планетарную передачу Вольфрома 7.

Планетарное водило 8 опирается через шарикоподшипники 18′, 19′ на оба полых колеса 13, 14 и через другой подшипник 23 на полую шестерню 22, причем ведомое полое колесо 14 имеет выполненный отдельно, однако жестко связанный с ним, например, винтами отрезок 14′ ведомого полого вала, на котором закреплен фланец и т.п.

Дополнительно предусмотрен стопорный тормоз 24, тормозные накладки 25 которого могут приводиться во взаимодействие с соответствующими сопряженными поверхностями на кольце 26 полой шестерни 22. Тормозной момент стопорного тормоза 24 превышает номинальный момент приводного двигателя 4 в несколько раз, чтобы служить предохранительным тормозом.

Как показано справа на фиг. 2, для получения аксиально укороченной конструкции приводной двигатель 4 может быть расположен снаружи на кожухе 2 и через соответствующую муфту 27 может быть связан с полой шестерней 22, соответственно планетарным водилом 8.

Если полый вал 1 должен вращаться вместе, его следует связать с ведомым полым колесом 14.

Вместо двух планетарных шестерен 11 планетарная передача Вольфром может иметь большее число планетарных шестерен 11, например три или четыре.

Представленные на фиг. 1 и 2 формы выполнения образуют угловую насадную передачу, которая может иметь разнообразное применение, т.е. не только для ручной передачи.

Фиг. 3 показывает редукторный двигатель в качестве подъемной передачи, на кожухе которой 2 с торцевой стороны прифланцован покрывающий щит 28, соответственно фланец 29, причем фланец 29 принимает опорную и защитную трубу 30. Редукторный двигатель служит при этом для привода шаровой шпиндельной передачи, шаровой обкатной шпиндель 31 которой опирается в состоянии покоя, т. е. не вращаясь, на жесткий по отношению к кожуху полый вал 1, в то время как в качестве маточной гайки служит ведомое полое колесо 14 или увлекаемый полый вал 1. На одном конце шаровой шпиндель 31 снабжен шаровой или вильчатой головкой 32 и на другом конце вилкой 33 для вильчетой головки 34. Вилка 33 одновременно служит опорой момента вращения (предохранение от прокручивания). Между фланцем 28 и вильчатой или шаровой головкой 32 предусмотрена крышка в форме сильфона 35 или спиральной пружины 36. На опорной и защитной трубе 30 может быть предусмотрен конечный выключатель для стопорения конечных позиций хода шпинделя 31.

Полый вал 1 может быть выполнен также как профильный полый вал для опирания многоклиновых или полигонических валов, которые являются линейно подвижными. Полый вал 1 в зависимости от цели применения может принимать пневматический или гидравлический цилиндр или насадные, сплошные или специальные валы.

Редукторный двигатель позволяет достичь при экономящей место конструкции и малом весе, а также высокой точности позиционирования при очень больших перестановочных усилиях большого беспрепятственного прохода полого вала без мешающих краев при вращающемся или стоящем полом вале 1, через который может производиться подача энергии, может проходить кабель управления и/или подаваться материал.

Формула изобретения

1. Редукторный двигатель, содержащий приводной двигатель и приводимую им, расположенную в кожухе планетарную коробку передач, содержащую водило, несущее несколько планетарных колес, а также одно расположенное жестко в корпусе полое колесо и одно вращающееся полое колесо, отличающийся тем, что предусмотрен полый сквозной вал, причем планетарная коробка передач расположена между кожухом и полым валом концентрично к полому валу и водило размещено с возможностью вращения относительно полого вала и полые колеса взаимодействуют с обоими планетарными колесами и вращающееся полое колесо образует ведомое звено.

2. Редукторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что планетарная коробка передач имеет привод в виде взаимодействующей с планетарными колесами полой шестерни.

3. Редукторный двигатель по п.1, отличающийся тем, что планетарная коробка передач имеет привод в виде находящегося на водиле приводимого шестерней зубчатого колеса.

4. Редукторный двигатель по п.3, отличающийся тем, что шестерня выполнена как конической и зубчатое колесо выполнено как коническое зубчатое колесо.

5. Редукторный двигатель по пп.1 до 4, отличающийся тем, что вращающееся полое колесо опирается в кожухе посредством действующего аксиально и радиально подшипникового узла.

6. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 5, отличающийся тем, что приводной двигатель выполнен в качестве серводвигателя.

7. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 6, отличающийся тем, что приводной двигатель выполнен в качестве размещенного внутри кожуха коаксиально к полому валу кольцевого двигателя.

8. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 6, отличающийся тем, что приводной двигатель выполнен в качестве размещенного вне кожуха коаксиально к полому валу кольцевого двигателя.

9. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 8, отличающийся тем, что к приводному двигателю предвключен резольвер для подачи сигнала, зависящего от угла поворота и чисел оборотов.

10. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 9, отличающийся тем, что он снабжен стопорным тормозом.

11. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 10, отличающийся тем, что тормозной момент стопорного тормоза превышает номинальный момент приводного двигателя.

12. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 11, отличающийся тем, что полый вал расположен жестко в кожухе.

13. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 11, отличающийся тем, что полый вал выполнен с возможностью совместного вращения с вращающимся полым колесом.

14. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 11, отличающийся тем, что полый вал связан с приводным двигателем в качестве приводного вала для планетарной коробки передач.

15. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 14, отличающийся тем, что кожух выполнен цилиндрическим.

16. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 15, отличающийся тем, что кожух выполнен с возможностью поворота, как часть ручной передачи вокруг оси вертикально к цилиндрической оси и имеет на торцевой стороне приемный фланец, который установлен с возможностью вращения относительно кожуха вокруг его цилиндрической оси и укреплен на вращающемся полом колесе, причем полый вал расположен жестко в кожухе.

17. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 15, отличающийся тем, что сплошной шпиндель оперт на полый вал, а вращающееся полое колесо выполнено в виде маточной гайки.

18. Редукторный двигатель по одному из пп.1 – 15, отличающийся тем, что полый вал выполнен профильным.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.03.2005

Извещение опубликовано: 20.09.2007 БИ: 26/2007