Przegub kulowy

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Koszalińska

• prof. dr hab. inż. WOJCIECH KACALAK
• dr hab. inż. ZBIGNIEW BUDNIAK, prof. PK
• dr hab. inż. MACIEJ MAJEWSKI, prof. PG

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Wynalazek, którym jest cięgnowo-kulisty przegub kulowy, rozwiązuje problem budowy przegubów do wielonożnych robotów kroczących oraz budowy węzłów kinematycznych współpracujących z elementami egzoszkieletów. Bardziej szczegółowo, wynalazek rozwiązuje problem budowy i eksploatacji przegubów kulowych do zastosowania w mikromechanizmach. Obecnie w stanie techniki nie są znane przeguby, których budowa pozwoliłby na regulację oporów ruchu oraz luzu w połączeniu kulistym. Ponadto w rozwiązaniach tych nie ma możliwości uzyskania równomiernego docisku pomiędzy współpracującymi powierzchni przegubu, tak aby była zapewniona odpowiednia stabilność pracy.
W efekcie wielocięgnowego połączenia członu górnego z dolnym uzyskuje się możliwość sprężystych wychyleń oraz obrotu we wszystkich kierunkach. W wyniku przemieszczeń obrotowych górnego członu względem dolnego następuje zmiana położeń cięgien, które stają się tworzącymi hiperboloidy jednopowłokowej, powodując zwiększenie oporów ruchu poprzez wzrost napięcia sprężyny stożkowo-śrubowej.

ISTOTA WYNALAZKU

Konstrukcja przegubu kulowego według wynalazku zapewnia to, że możliwy jest jego obrót w dowolnym kierunku. Przegub według wynalazku, w niektórych rozwiązaniach, posiada elementy sprężyste - cięgna, które umożliwiają zwiększenie kąta wychylenia całego przegubu. Dzięki cięgnom, po ustaniu działania obciążenia, możliwe jest samoczynne ustawienie się przegubu do położenia początkowego. Zasada działania przegubu opiera się na wykorzystaniu połączeń ślizgowych pomiędzy poszczególnymi elementami przegubu oraz wykorzystaniu sprężystych właściwości cięgien. Zasadniczo pierwsza parę ślizgową stanowi sworzeń kulowy zakończony kulistym łbem, który osadzony jest w gnieździe kulowym. Drugą parę stanowi kula do której przylega pierwsza wielozwojowa sprężyna i druga wielozwojowa sprężyna. Na gniazdo kulowe wkręcona jest obudowa, która poprzez sprężynę dociskową naciska ze stałą siłą na pierścień dociskowy. Napięcie sprężyny dociskowej może być wstępnie regulowane przez obrót obudowy. Dodatkowo, zastosowanie cięgien o różnych charakterystykach sprężystości pozwala nie tylko na pogłębienie kąta wychylenia przegubu, ale również na powrót głównych elementów przegubu do położenia początkowego, to znaczy do położenia w którym na przegub nie działały siły zewnętrzne.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Rozwiązanie zgodne z wynalazkiem może mieć zastosowanie w budowie przegubów do wielonożnych robotów kroczących oraz budowy węzłów kinematycznych współpracujących z elementami egzoszkieletów. Bardziej szczegółowo, wynalazek rozwiązuje problem budowy i eksploatacji przegubów kulowych do zastosowania w mikromechanizmach.