Модуль резонансного манипулятора

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к манипуляторам резонансного тина, нредназначенным для механизации основных и вспомогательных операций в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является снижение энергозатрат за счет обеспечения возможности регулирования жесткости упругих элементов для согласования их характеристик с характеристиками двигателя. Звено 2, находясь в одном из крайних положений, например в левом, удерживается фиксатором 5. При этом пружина 7 находится в сжатом, а пружина 8 в растянутом состоянии. По команде от управляюш,его устройства фиксатор 5 отпускает подвижное звено и они под действием пружины 8 и двигателя 12 начинает движение в сторону фиксатора 6 и т. д. Двигатель служит для компенсации потерь, например, на трение. Мощность двигателя и жесткость пружин для заданной скорости перемещения должны находиться в строгом соответствии для получения резонансного режима, при котором потребляемая энергия минимальна. Жесткость пружины , например 8, подстраивается вращением пробки 9, ввинченной в корпус 1 или втулку 10. На пробке 9 выполнена винтовая нарезка, в канавке которой расположены витки пружины 8. За счет того, что щаги резьбы равны щагу пружины 8 при нейтральном положении звена 2, изменения ее жесткости происходят без изменения нейтрального положения звена 2. 5 ил. (Л N3 ) 00 О О5 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК г511 4 В 25 1 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3852857/25-08 (22) 06.02.85 (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (72) В. И. Белов, В. Ф. Юрченков и В. А. Кошель (53) 62-229.721 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 738865, кл. В 25 J 9/00, 1978. (54) МОДУЛЬ РЕЗОНАНСНОГО МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам резонансного типа, предназначенным для механизации основных и вспомогательных операций в различных отраслях промышленности. Целью изобретения является снижение энергозатрат за счет обеспечения возможности регулирования жесткости упругих элементов для согласования их характеристик с характеристиками двигателя. Звено 2, находясь в одном из крайних положений, например в левом, удерживается фиксатором 5. При.З0 1298069 А 1 этом пружина 7 находится в сжатом, а пружина 8 в растянутом состоянии. По команде от управляющего устройства фиксатор 5 отпускает подвижное звено и онд под действием пружины 8 и двигателя 12 начинает движение в сторону фиксатора 6 и т. д. Двигатель служит для компенсации потерь, например, на трение. Мощность двигателя и жесткость пружин для заданной скорости перемещения должны находиться в строгом соответствии для получения резонансного режима, при котором потребляемая энергия минимальна. Жесткость пружины, например 8, подстраивается вращением пробки 9, ввинченной в корпус 1 или втулку 10. На пробке 9 выполнена винтовая нарезка, в канавке которой расположены витки пружины 8. За счет того, что шаги резьбы равны шагу пружины 8 при нейтральном положении звена 2, изменения ее жесткости происходят без изменения нейтрального положения звена 2. 5 ил.

1298069

Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам резонансного типа, предназначенным для механизации основных и вспомогательных операций в различных отраслях промышленности.

Целью изобретения является снижение энергозатрат.

На фиг. 1 изображен предлагаемый модуль, общий вид; на фиг. 2 — график упругих характеристик пружин привода под5

10 вижного звена и сами пружины в положениях, соответствующих некоторым характерным точкам этих характеристик; на фиг. 3— узел крепления пружин; на фиг. 4 — то же, второй вариант; на фиг. 5 — то же, третий вариант.

Модуль резонансного манипулятора состоит из корпуса 1 (фиг. 1), в котором размещено подвижное звено 2 с закрепленным на нем схватом 3, перемещающееся в опорах 4 качения и удерживаемое в крайних положениях фиксаторами 5 и 6. Г1еремещение обеспечивается приводом, снабженным пружинами 7 и 8 растяжения, каждая из которых закреплена одним концом на подвижном звене, а другим — на корпусе с помощью узла 9 крепления, а также 25 реверсивным двигателем 10, насадка 11 которого находится в контакте с подвижным звеном.

Модуль резонансного манипулятора работает следующим образом.

Подвижное звено 2, находясь в одном из крайних положений, например в левом, удерживается фиксатором 5. При этом пружина 7 находится в сжатом, а пружина 8— в растянутом состоянии. По команде от управляющего устройства (не показано) фиксатор 5 отпускает подвижное звено и оно под действием пружины 8 начинает движение в сторону фиксатора 6. При отсутствии потерь (например, на трение) подвижное звено только под действием пружины 8 перешло бы в противоположное крайнее по- 4О ложение.

Для компенсации этих потерь необходим двигатель 10, насадка 11 которого, воздействуя на подвижное звено, сообщает ему дополнительную энергию. Причем для обеспечения резонансной настройки, а следователь- 45 но, и наивысшей экономичности необходимо строгое соответствие параметров двигателя и пружин. Необходимость, например, увеличения скорости перемещения подвижного зве на 2 требует увеличения мощности двигателя 10 и соответствующего увеличения жест кости пружин.

На фиг. 2 сплошными линиями показаны характеристики исходных пружин с равной жесткостью, пунктирными — пружины с измененной жесткостью. Здесь же схематично изображены пружины 7 и 8 в положениях, соответствующих некоторым характерным точкам: сначала исходные пружины в свободном положении, ниже — пружины, соединенные с подвижным звеном 2, находящимся в нейтральном положении, и затем пружины с подвижным звеном, находящимся в крайнем левом положении. Далее в аналогичных положениях изображены пружины, жесткость одной из которых, а именно пружины 8, увеличена за счет уменьшения на один количества ее рабочих витков.

На графике упругих характеристик пружин на оси абсцисс от точки ао вправо отложена величина деформации левой пружины 7, от точки b, влево отложена величина деформации правой пружины 8, а по оси ординат — значения соответствующих этим деформациям усилий. Точка О, в которой пересекаются эти характеристики, является нейтральной и соответствует положению подвижного звена 2 при равном и направленном в противоположные стороны воздействии пру жин 7 и 8. Звено 2 при этом находится в равновесии в точке Со. Будучи переведенным из этого положения в крайнее левое положение в точке С-., где происходит срабатывание левого фиксатора 5, подвижное звено 2 запасается потенциальной энергией (соответствующей площади тре. угольника а ОЬ ), которая расходуется на его перемещение вправо, до момента срабатывания второго фиксатора 6 в точке С р. Потери, имеющие место при таком перемещении, компенсируются дополнительной энергией, поступающей от двигателя. Оказавшись в правом крайнем положении, подвижное звено 2 также запасается энергией (соответствующей площади треугольника Ь|Оа2), которая расходуется при его перемещении влево. Поскольку отрезки СоСлев и СрС«р равны, то равны и площади треугольников а10Ь2 и biOaq, что говорит о равенстве энергии, запасаемой звеном в его крайних положениях. Следовательно, и количества дополнительной энергии, поступающей от двигателя 10 при прямом и обратном ходах, должны быть равными.

В случае, если жесткость одной из пружин, например правой, окажется больше жесткости левой пружины, ее характеристика будет более крутой. Линия ЬюЬ„, являющаяся характеристикой этой пружины, пересечет линию aoaz в точке 0, т. е. нейтральная точка сместится вправо (звено окажется в точке Со). Запас энергии подвижного звена 2, когда оно находится в правом крайнем положении, окажется меньше запаса его энергии в крайнем левом положении (чему соответствуют площади треугольников b;0 аг и aiO Ь ). Это потребует разных количеств дополнительной энергии при перемещении подвижного звена 2 в прямом и обратном направлениях. Поскольку мощность двигателя 10 должна подбираться по максимально необходимому пределу, так как непременным условием является возможность перемещения подвижно1298069

Формула изобретения

3 го звена на величину полного рабочего хода (4р.б), то при перемещении подвижного звена 2 справа налево имеет место перерасход энергии, а при перемещении в противоположном направлении излишек энергии приводит к ударам о фиксатор 6. Избежать этого можно, обеспечив такую настройку пружин, при которой изменения их жесткости не приводит к смещению нейтрального положения подвижного звена 2. Простейшим способом является одинаковое увеличение жесткости обеих пружин. Если же необходимо изменить жесткость только одной пружины, а это может понадобиться, например, при затрудненном доступе к другой пружине, или если в приводе используется вообще только одна пружина, то можно поступить следующим образом. Для увеличения жесткости можно зафиксировать какой-нибудь виток пружины (в зависимости от того, что требуется по расчету) на том месте, которое он занимает, когда подвижное звено, с которым связана пружина, находится в нейтральном положении.

Витки, оказавшиеся между подвижным звеном и этим зафиксированным витком, останутся рабочими, а другие сделаются нерабочими. Очевидно, что нейтральное положение подвижного звена при этом не изменится. Естественно, надо иметь в виду, что у пружины должен быть достаточный запас хода, т. е. для данной пружины существует минимальное число витков, которое еще может обеспечить возможность перемещения подвижного звена в пределах рабочего хода Храб (от фиксатора 5 до фиксатора 6 и обратно) . Характеристика пружины при этом также будет проходить через точку 0 (фиг. 2), но начало ее будет в точке

b, соответствующей положению ее находящегося в свободном состоянии конца, обычно соединенного с подвижным звеном.

Если по условиям работы необходимо увеличить жесткость правой пружины на величину, которой соответствует уменьшение числа ее рабочих витков на один, то надо место зацепа пружины за корпус передвинуть на величину t влево (t — шаг пружины при нейтральном положении подвижного звена) при одновременном исключении этого витка из работы. В этом случае количество энергии, запасаемое при перемещении подвижного звена в крайние положения, будет одинаковым (площадь треугольника b",Оа равна площади треугольника а 06 ) . Т. е. будет одинаковым и минимально необходимое количество дополнительной энергии для перемещения подвижного звена при прямом и обратном ходах. Удары на фиксаторах исключаются. Увеличение при необходимости количества исключаемых из работы витков требует пропорционального смещения места зацепа пружины

6=nt, 4 где о — величина смешения места зацепа пружины, мм;

t — шаг пружины при нейтральном по. ложении подвижного звена, мм;

n — количество исключаемых из работы витков пружины.

Причем и может быть как целым, так и дробным числом.

При необходимости уменьшения жесткости пружины аналогичным образом увеличивают число ее рабочих внтк в и смешают место зацепа в противоположную сторону.

Узел крепления пружины, обеспечивающий соблюдение этого условия, приведен ча фиг. 3. Он представляет собой пробку 9, имеющую с одной стороны винтовую нарезку для взаимодействия с пружиной 8, а с другой — резьбу, взаимодействующую с резьбой корпуса 1, причем шаг этой резьбы равен шагу / пружины при нейтральном положении подвижного звена 2. При необходимости уменьшения числа рабочих витков пружины 8 вращением пробки 9 производится как бы ее ввинчивание в пружину на дополнительное количество витков, которые становятся нерабочими. При этом место входа витков пружины в нарезку пробки (т. е. место зацепа) перемещается за один оборот пробки на величину шага в сторону подвижного звена, так как именно на это расстояние перемегцается пробка в осевом направлении по резьбе корпуса.

При необходимости исключить из работы и витков нужно сделать соответственно и оборотов пробки.

Если требуется увеличение числа рабочих витков, то вращение пробки должно быть противоположным.

На фиг. 4 представлен вариант исполнения узла крепления для случая, когда требуется уменьшение его осевых габаритов.

Пробка здесь выполнена с внутренней винтовой нарезкой 12.

Усовершенствованием узла крепления á дет заключение его во втулку 13 (фиг. 5), имеющую внутреннюю резьбу, соответствующую резьбе узла крепления (t), а наружным диаметром взаимодействующую с отверстием корпуса 1 с возможностью осевого перемещения в нем. Эта втулка упрощает установку исходного положения узла крепления (т. е. приведение в соответствие шага пружины при нейтральном положении подвижного звена шагу t резьбы пробки). После установки исходного положения втулка фиксируется на корпусе, например, двумя контргайками 14, а вся необходимая регулировка жесткости пружины производится только вращением пробки 9.

Модуль резонансного манипулятора, содержащий звено с приводом его псремеще1298069 фиг З фиг4

Составитель С. Новик

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 733/17 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау инская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4 ния, включающим двигатель и по меньшей мере одну пружину, закрепленную одним концом на звене, а другим на корпусе модуля, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, пружина снабжена регулятором ее жесткости, выполненным в виде ввинченной в корпус манипулятора пробки с дополнительной винтовой нарезкой, имеющей одинаковое с резьбой пробки направление, а шаг резьбы пробки равен шагу пружины при нейтральном положении звена, при этом витки концевой части пружины расположены в канавке винтовой нарезки пробки.