Уравновешенный манипулятор

 

Изобретение относится к машиностроению ,в частности, к манипуляторам и промышленным роботам. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном уменьшении массы подвижных частей. Колонна 2 с исполнительным механизмом 3, 4, 5, и 6 установлена в направляющих 1 основания. В крайнем верхнем положении колонны уравновешивающая пружина 7 развивает усилие. При смещении колонны вниз за счет привода величина деформации пружины возрастает, так как ее конец связан с колонной посредством гибкого элемента 8 и механизмом кинематической связи колонны с пружиной, состоящим из рейки 12, зубчатого колеса 11 и барабана 10. Соответствующий выбор параметров пружины обеспечивает постоянную уравновешенность всего манипулятора. Для более точного уравновешивания поверхность барабана 10 может быть выполнена цилиндрической или конической с прямолинейной или криволинейной образующей. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!

511 4 В 25 J 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2l) 4335039/31-08; 4345090/31-08 (22) 24.! 1.87 (46) 07.07.89. Бюл. № 25 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) М. В. Попов, В. Н. Тюрин и Э. М. Царев (53) 62! 229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 925578, кл. В 25 J ll/00, 1980. (54) УРАВНОВЕШЕННЫЙ МАНИПУЛЯТОР (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам. Цель изобретения улучшение динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном уменьшении массы подвижных частей. Колонна 2 с исполни„„SU„„1491698 A 1

2 тельным механизмом 3, 4, 5, и 6 установлена в направляющих 1 основания. В крайнем верхнем положении колонны уравновешивающая пружина 7 развивает усилие.

При смещении колонны вниз за счет привода величина деформации пружины возрастает, так как ее конец связан с колонной посредством гибкого элемента 8 и механизмом кинематической связи колонны с пружиной, состоящим из рейки 12, зубчатого колеса ll и барабана 10.

Соответствующий выбор параметров пружины обеспечивает постоянную уравновешенность всего манипулятора. Для более точного уравновешивания поверхность барабана 10 может быть выполнена цилиндрической или конической с прямолинейной или криволинейной образующей. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1491698

Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам.

Цель изобретения улучшение динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном уменьшении массы подвижных частей манипулятора.

На фиг. 1 изображен уравновешенный манипулятор, общий вид; на фиг. 2 — вариант выполнения барабана с конической рабочей поверхностью; на фиг. 3 — вариант выполнения барабана с криволинейной образующей; на фиг. 4 — картина сил, действующих на рейку механизма кинематической связи; на фиг. 5 — картина сил, действующих на барабан.

Манипулятор содержит основание 1, с которым колонна 2 образует поступательную пару. Исполнительный механизм содержит также поступательную пару 3, не требующую уравновешивания, и две вращательных пары 4 и 5. На конце исполнительного механизма установлен схват 6.

Внутри колонны 2 установлена уравновешивающая пружина 7 механизма уравновешивания (может использоваться как пружина растяжения. так и сжатия), связанная гибким элементом 8 через неподвижный блок 9 с барабаном 10 механизма кинематической связи колонны с пружиной, установленным соосно с ведущим зубчатым колесом 1! на выходном валу привода (не показан). Колесо 1 находится в зацеплении с зубчатой рейкой 12 этого механизма кинематической связи, установленной на колонне 2. Барабан 10 в совокупности с жестко связанным с ним зубчатым колесом 1! образуют передачу, называемую дифференциальным барабаном, передаточное отношение которой равно R/(Ê--г), где К вЂ” радиус начальной окружности шестерни 11, r — радиус барабана.

Манипулятор работает следующим образом.

В крайнем верхнем положении колонны 2 пружина 7 имеет начальную деформацию у„и развивает усилие Г =

=Су„, где С вЂ” жесткость пружины.

Для полного уравновешивания руки робога в этом положении к колесу 11 необходимо приложить дополнительный момент, компенсируктщий момент неуравновешенности. При смещении руки вниз на величину х деформация пружины возрастает на величину 1у=х (К вЂ” r) /R, при этом момент неуравновешенности меняется. Его величина определяет условия равновесия для системы сил, представленных на фиг. 4 и 5. где P — вес вертикально перемещающиxñÿ частей руки робота, F — усилие пружины, 8 окружное усилие в зацеплении колеса ! с рейкой 12, Мн момеHT неуравновешенности

М ну =PR — Суо(К г) — сх (К вЂ” r) /R.

В случае, если в конструкции допускается приближенное уравновешивание, барабан 10 механизма кинематической связи может быть выполнен цилиндриеским. Если предположить, что абсолютные значения момента неуравновешенности равны между собой в крайних положениях колонны, можно получить выражение для выбора параметров упругого элемента.

Более точное уравновешивание может !

5 быть достигнуто в случае выполнения барабана 10 механизма кинематической связи с конической рабочей поверхностью с прямолинейной или криволинейной образующей.

Из рассмотрения равновесия системы

20 сил, изображенных на фиг. 4 и 5, может быть получено выражение, описывающее закон изменения радиуса барабана

Таким образом, постоянная кнематическая связь пружины 7 посредством гибкого элемента 8 и механизма кинематической связи перемещения колонны 2 вы30 зывает вполне определенную деформацию пружины, что обеспечивает постоянную уравновешенность всего манипулятора.

Формула изобретения

35 1. Уравновешенный манипулятор, содержащий основание с направляющими, колонну, установленную в направляюгцих основания, исполнительный механизм, смонтированный на колонне, привод, установлен40 ный на основании и кинематически связанный с колонной, уравновешивающую пружину, а также гибкий элемент, прохо— дящий через блок, шарнирно установленный на основании и жестко связанный одним своим концом с одним концом пружины, 45 отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном уменыиении массы подвижных частей, он снабжен механизмом кинематической связи колонны с пружиной, со50 держагцим зубчато-реечную передачу, рейка которой жестко закреплена на колонне, а зубчатое колесо шарнирно установлено на основании и образует зацепление с рейкой, а также барабан, жестко установленный на этом зубчатом колесе, при этом вто рой конец гибкого элемента жестко закреп491698

Qluz4

Составитель В. Верховский

Тех ред И. Верес Корректор 1. Ь< скнд

Тираж 778 I I<>.1ï нсн ос

ВНИ111111 Го L.>àðñòâåííîão комитета по изобретениям и < т р, р <... и и отк <(тинм и и ГКНТ (.« .I>

113035, Москва, Ж 35, Раун>ск(>н наб., д 15

11роизводственно-издательский комбинат «Г1атент», г.. жгор<>д, Г;; н(сь I((I лен на барабане, а второй конец пружины — на колонне.

2. Манипулятор по п. I, отличающийся тем, что барабан механизма кинематической связи выполнен цилиндрическим.

3. Манипулятор по п. 1, отличающий6 ся тем, что барабан механизма кинематической связи выполнен коническим.

4. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что барабан механизма кинема5 ской связи выполнен с криволинейной образующей.