Рука манипулятора

 

РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая корпус, механизмы вращения и качания схвата, вращения кисти и выдвижения руки, включгшцие каждый силовой цилиндр и кинематические цепи , отличающаяся тем,чт( с целью повышения точности позиционирования , она снабжена цилиндрическими кулачками с винтовыми канавками , установленными в кинемчг тических цепях механиэкюв вращения схвата и кисти, и направлякщимй качения , установленными в корпусе руки и связанными с силовым цилиндром механизма вращения схвата, причем корпус силового цилиндра механизма вращения схвата жестко связан со штоком силового цилиндра вращения кисти, а винтовые канавки цилиндрических кулачков нарезаны в одном нап $авлении с одинаковым шагом .

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (11) З(я) В 25 Э

ОПИСАЙИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHONIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДФС ВЕИНЫЙ МОМИтЕт ССС

flO ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИ9 И ОТКРЫТИЙ (21) 3310179/25-08 (22) . 30.06. 81 (46) 30. 03. 83. Бюл. 9 12 (72) A. В. Бабич, В. A. Смирнов, В. В. Са вельев и В.М,Голышков (53) 62-229. 72 (088. 8) (56) 1,. Калабин И.В. Дифференциаль- . ные механизьи манипуляторов. — "Станки и инструмент", "Машиностроение", . 1978, 9 7, с. 23.

2; Новые разработки в области промьаяленных роботов. Под ред.

П.Н Яелянин. Сборник трудов института,В 386.М,,ННАТ,1978 с, 30-31. (54)(57) РУКА МАНИПУЛЯТОРА, содержащая корпус, механизмы вращения и качания охвата, вращения кисти и выдвижения руки, включающие каждый силовой цилиндр и кинематические це« пи, отличающаяся тем,что с целью повышения точности позиционирования, она снабжена цилиндрическими кулачками с винтовки канавками, установленными в кинем».тических цепях механизмов вращения охвата и кисти, и направлякщими качения, установленными в корпусе руки и связанными с силовым цилиндром механизма вращения схвата, причем корпус силового цилиндра механизма вращения схвата жестко связан со штоком силового цилиндра вращения кисти, а винтовые канавки цилиндрических кулачков нарезаны в Я одном направлении с одинаковым шагом.

1007961

1О

Укаэанная цель достигается тем, что рука манипулятора, содержащая корпус, механизмы вращения и качания схвата, вращения кисти и выдвижения руки, включающие каждый силовой цилиндр и кинематические цепи, снабжена цилиндрическими кулачками с винтовыми канавками, установленными в кинематических цепях механизмов вращения схвата и кисти, и направляющими качения, установленными в корпусе руки и связанными с силовыми цилиндром механизма вращения схвата, причем корпус силового цилиндра механизма вращения охвата 6О жестко связан со штоком силового цилиндра вращения кисти, а винтовые канавки цилиндрических кулачков нарезаны в одном направлении с одинаковым шагом. 65

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании промышленных роботов.

Известна рука промышленного робота 4 "универсал-15", содержащая корпус руки, схват,. кисть, привод, 5 выполненный в виде четырех конических дифференциалов и трех двигателей, связанных между собой зубчатыми колесами, и связанный с кистью четырьмя телескопическими валами.

Данная рука имеет кинематическую. развязку между движениями схвата и кисти, а также в ней обеспечена беззазорная передача движений $1) .

Недостатками укаэанной руки яв- 15 ляются сложная конструкция с большим .количеством высокоточных .элементов, трудоемких в изготовлении, и большая трудоемкость сборочнопригоночных работ. 20

Известна также рука промышленного робота, содержащая корпус, связанный с кистью цилиндрическими направляющими, механизм разделения движений, включающий дифференциалы, 25 три привода механизма ориентации захвата, привод выдвижения руки и три телескопические вала, на концах . которых установлен механизм ориента" ции захвата P) . 30

Недостатком данной руки является наличие цепной передачи, что приводит к ухудшению точности позиционирования схвата за счет вытягивания цепи. Для предотвращения падения точности позиционирования необходимо периодически проверять натяжение цепи и при надобности производить ее натяжение, а если учесть, что таких цепей три, то подобная процедура ухудшает удобство эксплуатации руки. 4О

Цель изобретения — повышение точности позиционирования за счет уменьшения зазоров в кинематических цепях и уменьшения кинематических элементов. 45

На чертеже представлена кинематическая схема руки манипулятора.

Рука манипулятора содержит корпус 1, в котором на радиально упорных подшипниках 2 сидят цилиндрические кулачки 3 и 4, жестко связанные с цилиндрическими зубчаты-. ми колесами 5 и 6, которые взаимодействуют с двойной рейкой 7, связанной со штоком 8 гидроцилиндра качания схвата 9, жестко связанного с корпусом 1. Цилиндрические ку лачки 3 и 4 при помощи винтовых канавок 10 и 11 и подшипников 12 связаны с водилами 13, которые через шаровые подшипники 14 и коромысло 15 соединены со штоком 16 гидррцилиндра вращения схвата 17.

Водила 13 жестко соединены с шариковыми муфтами 18 крутящего момента и при помощи последних связаны с четырехгранными валами 19 и 20, которые при помощи шариковых муфт

21, сидящих в подшипниках 22, базируются в корпусе руки и при помощи подшипников 23 базируются в-кор-, пусе кисти 24. Гидроцилиндр вращения схвата 17 базируется в направляющих 25 качения, сидящих в корпусе 1 руки. Корпус гидроцилиндра вращения схвата 17 жестко связан с полым штоком 26 гидроцилиндра вращения кисти 27, жестко закрепленного на корпусе 1 руки. Шток 26 через шаровой подшипник 28 соединен с водилом 29, с которым жестко связана муфта 30

° передачи крутящего момента и которое при помощи подшипников 31 контактирует с винтовыми канавками 32 цилиндрического кулачка 33, жестко закрепленного в корпусе 1 руки.

Водило 29 при помощи муфты 30 передачи крутящего момента связано с четырехгранным валом 34, который при помощи шариковой муфты 35, сидящей в подшипнике 36 базируется в корпусе 1 руки и при йомощи под- шипника 37 — в корпусе кисти 24.

На силовом цилиндре привода схвата 38 жестко закреплена выходная шестерня 39 дифференциала, которая находится в зацеплении с коническими секторами 40 и 41, получающими движение при помощи конических зубчатых секторов 42 и 43, конических зубчатых колес 44 и 45 и цилиндрических зубчатых пар 46 и 47 от че-. тырехгранных валов 19 и 20.

На конце четырехгранного вала

20 жестко закреплена цилиндрическая шестерня 48, находящаяся в зацеплении с цилиндрическим колесом

49, жестко закрепленным на обойме

50, сидящей на подшипниках 51 в корпусе кисти 24. В обойме 50 на подшипниках 52 сидят конические

1007961 сектора 40 — 43. К силовому цилиндру 38 привода схвата крепится схват 53.

Корпус кисти 24 крепится на торец каретки 54,. которая сидит в корпусе 1 руки на роликовых направляющих

55. На корпусе 1 руки закреплен гид. роцилиндр 56, шток 57 которого крепится к корпусу 24 кисти.

Рука манипулятора работает следующим образом.

Вращение схвата. Энергоноситель поступает в бесштоковую полость гид роцилиндра вращения схвата 17, при этом шток 16 перемещается влево и двигает коромысло 15, которое через шаровые подшипники 14 двигает водила 13. Водила 13, отслеживая подшипниками 12 винтовые канавки 10 и 11 цилиндрических кулачков 3 и 4, совершают винтовое .двйжанке, причем направления движения у обоих водил

13 совпадают, так как. винтовые канавки 10 и 11 имеют одинаковое направление нарезки у кулачков 3 и 4.

В это . время двойная рейка 7 благодаря гидроцилиндру качания. схвата 9 не движется и при помощи зубчатых колес 5 и б препятствует вра.щению кулачков 3 и 4, а корпус гид- роцилиндра качания схвата 9, бази-. рующийся в направляющих 25 качения, сидящих в корпусе 1 руки за счет жесткой связи с полым штоком 26 гидроцилиндра качания кисти 27, стоит на месте, так как, не двигается шток

26. A так как с водилами 13 жестко соединены шариковые муфты 18 крутящего момента, то они совершают два движения: поступательное, перемещаясь по четырехгранным валам 19 и 20, и вращательное — вокруг осей. кулачков 3 и 4., Вращаясь, муфты 18 . передают вращение валам 19 и 20, причем вращение происходит в одну сторону. Далее движение через зуб- " чатые пары 47 к 46, конические колеса 44 и 45 к конические сектора 40—

43 передается выходной шестерне 39 дифференциала, которая начинает вращаться и вращает- силовой цилиндр

38 и схват 53 вокруг оси 1. Для изменений направления вращения схвата энергоноситель поступает в штоковую полость гкдроцилиндра вращения охвата 17. .1

Качание охвата. Энергоноситель поступает в бесштоковую полость гидроцилиндра качания охвата 9. Шток

8 перемещается влево и перемещает двойную рейку 7, которая sa счет сцепления с зубчатыми колесами 5 к

6 вращает кулачки 3 к 4 в противоположных направлениях, которые при помощи винтовых канавок 10 и 11 и подшипников 12 вращают водила 13 к шариковые муфты 18 в противоположных направлениях, а так как коромыс10

20 ло 15, шток 16 и гидроцилиндр вращения схвата 17 стоят на месте, .при этом внутреннее кольцо шарового подшипника 14 вращается, а наружное неподвижно, то шариковые муфты 18, водила 13 и подшипники 12 представляют как бы одно целое с кулачками

3 и 4, в результате четырехгранные валы 19 и 20 получают вращение в противоположные направления. Движение от валов 19 и 20 через зубчатые пары 47 и 46 и конические колеса

44 и 45 передается коническим секторам 40-43, которые начинают вращаться в одном направлении и вращают шестерню 39, силовой цилиндр привода схвата 38 и схват 53 вокруг оск

lI т.е. происходит качание охвата 9. т

Для изменения направления качания схвата энергоноситель поступает в штоковую полость гидроцилиндра качания схвата 9.

Вращение кисти. Энергоноситель .поступает в правую штоковую полость гидроцилиндра.вращения кисти 27. По-.25 лый шток 26 перемещается влево и через шаровой подшипник 28 толкает водило 29, которое, отслеживая подшипниками 31 винтовйе канавки 32, совершает винтовое движение, при этом

30 наружное кольцо шарового подшипника

28 совершает поступательное движение, а внутреннее кольцо, связанное с водилом 29 — поступательное и вращательное движения. Шариковая муфта

З5 30 передачи крутящего момента жестко связана с водилом 29 и совершает два движения: поступательное, перемещаясь вдоль четырехгранного вала 34, и вращательное — вокруг оси кулач- .

40 а ЗЗ.

Вращаясь, муфта 30 вращает четырехгранный вал 34 с закрепленной на его конце цилиндрической шестерней 48, которая приводит во вращение цилиндрическое колесо 49 и обойму 50,. вокруг оси t0 т.е. происходит вращение кисти. Для того., чтобы при . вращении кисти не происходили качание и вращение схвата, валы 19 к

20 должны вращаться в том же направлении, что и вал 34. Для этого у кулачка 33 винтовые канавки 10, 11 й32 нарезаны на наружной поверхности в одном направлении с одинаковым шагом, а полый шток 26 гидроцилиндра вращения кисти 27 жестко связан с гидроцилиндром вращения охвата 17. При поступательном перемещении штока 26 гкдроцилиндр вращения схвата 17 также начинает по60 ступательно перемещаться в направляющих 25 качения. Шток 16 давит на коромысло 15 и через подшипники

14 на водила 13, которые совершают винтовое движение и при помощи шариковых муфт 18 вращают валы 19 к

1007961

20 в направлении вращения вала 34.

При этом энергоноситель в гидроцнлидр вращения схвата 17 не поступает и не выходит, т.е. положение. штока 16 относительно корпуса гидроцилиндра вращения ахвата 17 не меняется, а кулачки 3 и 4, зубчатые колеса 5 и 6 и двойная рейка 7 не совершают никакого движения, т.е. происходит работа механизма, аналогичная работе при.вращении схва° та. Для изменения вращения кисти энергоноситель поступает в левую штокову полость гидрбцилиндра вращения кисти.

Вццвйжение кисти. Энергоноситель поступает в бесштоковую полость гидроцилиндра 56. Шток 57, связанный с корпусом 24 кисти, перемещается влево и перемещает кисть, закрепленную на торце каретки 54, и йаретку 29

54 по роликовым направляющим 55. Валы 19, 20 и 34 при выдвижении кисти движутся поступательно в шариковых муфтах 21 и 35, которые при йомощи подшипников 22 и 36 закреплены в кор-g5 пусе 1 руки.

Валы 19, 20 и 34 вращаются вместе с шариковымй муфтами 21 и 35 в под,шипниках 22 и 36. При изменении направления выдвижения энергоноситель поступает s штоковую полость гидроцилиндра 56.

Применение предлагаемой руки ма. нипулятора по сравнению с известной позволяет повысить удобство процесса обучения и сократить время на обучение робота по заданной программе, за счет создания конструкции руки, обеспечивающей независимые движения схвата и кисти, т е. при отработке движения rro одной ориентирующей степени подвижности, другие ориентирующие степени подвижности не приходят в движение, а также уменьшить вре мя простоя обслуживаемого роботом ,оборудования. Кроме того, изобретение позволяет сократить расход энергоносителя, так как не требуется в ручном и автоматическом режимах при отработке движений вращения кисти и качания схвата приводить в движение степени подвижности качание и вращение охвата,увеличить срок службы руки за счет исключения работы приводов степеней подвижностей качания и вращения схвата назад при работе подвижности вращения кисти и качания охвата, а также повысить удобство эксплуатации руки за счет ликвидации цепных передач.

1007961 .ВНИППИ Заказ 2211/20 Тираж 1079 Подписное

Филиал.ППП "Патент",г.Ужгород,ул.Проектная,4