Манипулятор

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при автоматизации технологических процессов. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик манипулятора за счет уменьшения веса его подвижных частей. При повороте звеньев манипулятора происходит синхронный поворот гидроцилиндров 13 со свободно установленным поршнем 14, полости 11 и 12 которых связаны с полостями 9 и 10 соответствующих моментных гидродвигателей 8, установленных в сочленениях звеньев манипуляторов и связанных с поворотными двигателями. За счет изменения положения гидроцилиндров 13 в пространстве меняется разность давления между полостями 11 и 12, возникающая в результате действия веса поршня 14, которая обеспечивает уравновешивание звеньев. Поворот гидроцилиндра 13 происходит под действием двигателя 16, связанного с системой 17 управления. 2 ил.

СО1О3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1555121

А1 (51)5 В 25 J 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4431690/31-08 (22) 26.05.88 (46) 07.04.90. Бюл. № 13 (71) Институт кибернетики им. В. M. Глушкова АН УССР (72) Г. А. Коноплянко, Ю. И. Ручка, А. П. Рябов, В. В. Смирнов и В. В. Петренко (53) 621-229.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1425076, кл. В 25 J 1/07, 1987. (54) МАНИПУЛЯТОР (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при автоматизации технологических процессов. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик манипулятора за счет уменьшения веса его подвижных частей. При повороте звеньев манипулятора происходит синхронный поворот гидроцилиндров 13 со свободно установленным поршнем 14, полости 11 и 12 которых связаны с полостями 9 и 10 соответствующих моментных гидродвигателей 8, установленных в сочленениях звеньев манипуляторов и связанных с поворотными двигателями. 3а счет изменения положения гидроцилиндров 13 в пространстве меняется разность давления между полостями 11 и 12, возникающая в результате действия веса поршня 14, которая обеспечивает уравновешивание звеньев. Поворот гидроцилиндра 13 происходит под действием двигателя 16, связанного с системой 17 управления. 2 ил.

1 555121

m.g

Лр= — —, S

Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при автоматизации технологических процессов.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик за счет уменьшения массы подвижных частей.

На фиг. 1 представлен манипулятор, общий вид; на фиг. 2 — схема механизма уравновешивания одного из звеньев манипулятора.

Манипулятор закреплен на основании 1 и содержит последовательно расположенные звенья 2 — 5, сочлененные посредством, например, поворотных гидродвигателей 6, каждый из которых связан валом 7 с моментным гидродвигателем 8 механизма уравновешивания звеньев. Полости гидродвигателей 6 подключены через свои распределители к пневмо- или гидросети манипулятора.

Полости 9 и 10 каждого гидродвигателя 8 соединены соответственно с полостями 11 и 12 гидроцилиндра 13, индивидуального для каждого сочленения манипулятора, с образованием замкнутой гидросети в каждом сочленении. Гидроцилиндры 13 расположены вне манипулятора. В каждом гидроцилиндре

13 свободно установлен массивный поршень 14, масса которого m подобрана из условия полной компенсации максимального момента М подвижной части манипулятора относительно данного сочленения с учетом веса P объекта манипулирования. Таким образом, для последнего сочленения

МЬ=Р /+М5, где P — вес объекта;

1 — расстояние от центра тяжести объекта до оси сочленения;

М вЂ” момент от веса самого звена 5 манипулятора.

Для предпоследнего сочленения соответственно

Мь Р L+M4,ь, где I — расстояние от центра тяжести объекта до оси данного сочленения;

М вЂ” момент от веса подвижной части манипулятора относительно данного сочленения, т. е. звеньев 4 и 5 вместе с последним сочленением, и т. д. до первого сочленения от основания 1.

Каждый М своего сочленения должен компенсироваться своим дополнительным гидроцилиндром 8:

М,= — — - (O — d), Р "

8 где z — число лопаток в моментном гидродвигателе 8;

Лр — компенсационный перепад давления между нагнетающей и сливной плоскостями гидродвигателя 8;

b — ширина лопатки;

D — наружный диаметр его лопатки;

d — диаметр его вала.

Единственным неконструктивным параметром является Лр, который обеспечивается гидроцилиндром 13 и определяется по формуле где т — масса поршня 14;

g — ускорение свободного падения;

S — площадь сечения поршня 14 гидроцилиндра 13.

Объем полостей 11 и 12 выполнен больши м объе м а пол остей 9 и 10.

Гидроцилиндр 13 установлен с возможностью вращения на 90 относительно горизонтальной оси 15, перпендикулярной оси гидроцилиндра и проходящей посередине этого цилиндра, посредством редукторного электродвигателя 16. Электродвигатель 16 каждого сочленения подключен к общей системе

17 управления манипулятора, в которой сводятся данные о состоянии каждого гидродв и га тел я 6.

Манипулятор работает следующим образом.

В положении звеньев манипулятора (фиг. 2) с горизонтальным расположением вала 7 продольная ось гидроцилиндра 13 расположена вертикально. Вес поршня 14 через нижнюю полость 12 создает перепад давления жидкости в нижней полости 10 моментного гидродвигателя 8, а из его верхней полости 9 всасывает жидкость в верхнюю полость 11 гидроцилиндра 13. Вследствие этого и за счет подбора массы поршня 14 гидродвигателем 8 создается компенсирующий момент, равный и обратный по .знаку максимальному моменту от веса подвижной части манипулятора относительно данного сочленения.

В систему 17 вводятся данные о пространственном положении всех звеньев манипулятора, т. е. о рабочем состоянии в данный момент времени всех гидродвигателей 6.

Так, при повороте какого-либо гидродвигателя 6 система 17 управления анализирует положение всех звеньев и вырабатывает управляющие сигналы на электродвигатели 16.

Алгоритм управления при этом привязан к конкретной кинематике манипулятора и прост в реализации, так как оценке подлежит состояние каждого гидродвигателя 6, в данно м случ а е и х четы ре.

Например, при повороте (фиг. 2) звена 5 в вертикальной плоскости вверх или вниз на

90 относительно звена 4 при горизонтальном расположении вала 7 система 17 управления вырабатывает сигнал на синхронный поворот гидроцилиндра 13 электродвигателем 16 на те же 90 . При этом по мере уменьшения момента от веса звена 5 при движении его к вертикальному положению уменьшает1555121

Формула изобретения

1б

Составитель Ф. Майоров

Редактор Н.Тупица Техред И. Верее Корректор Т. Малец

Заказ 526 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ся и компенсирующий момент, создаваемый гидроцилиндром 13 при его повороте в горизонтальное положение, когда поршень 14 не создает разности давлений ЬР между полостями 11 и 12, а значит, и между полостями 9 и 10. При таком повороте звена 5 происходит перетекание жидкости между полостями 9, 11 и 10, 12, сопровождающееся смещением поршня 14 в цилиндре 13, но без его касания с торцами цилиндра, так как объем полостей 11 и 12 выполнен большим объема полостей 9 и 10 моментного гидродвигателя 8.

Аналогично для данной кинематики манипулятора при повороте звена 5 вместе с его сочленением во фронтальной плоскости каким-либо из предыдущих сочленений приводных цилиндров (в данном случае приводом первого .от основания 1 цилиндра) устройство управления вырабатывает сигнал на поворот гидроцилиндра 13 данного сочленения, в результате уменьшается компенсирующий момент до нулевого, при котором жесткий вал 7 устанавливается вертикально и воспринимает весовой момент на свой изгиб без создания весовой разности давлений в полостях 9 и 10.

Манипулятор, содержащий последовательно расположенные звенья с приводами их поворота, выполненными в виде поворотных гидродвигателей, расположенных в сочленениях звеньев, и механизм уравновешивания этих звеньев, включающий моментные гидродвигатели, связанные с приводаМи поворота звеньев, и устройство для регулирования давления в полостях поворотных гидродвигателей, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик манипулятора за счет уменьшения массы его подвижных частей, устройство для регулирования давления в полостях моментных гидродвигателей выполнено в виде гидроцилиндров со свободно установленными поршнями и приводов поворота этих гидроцилиндров вокруг осей, расположенных перпендикулярно осям гидроцилиндров, а полости гидроцилиндров и соответствующих им моментных гидродвигателей соединены между собой, при этом объем полостей моментных гидродвигателей меньше объема полостей соответствующих им гидроцилиндров.