Адаптивный манипулятор

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам, и может быть использовано при манипулировании объектами в условиях длинных узких технологических проходов. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов за счет упрощения конструкции руки, а также снижение энергозатрат за счет уменьшения сопротивления качению в приводе выдвижения руки. Адаптивный манипулятор содержит основание 1, на котором установлена поворотная колонна 2. На колонне установлен корпус 4 механизма 5 выдвижения руки манипулятора. Профиль руки имеет чечевицеобразную форму. Механизм выдвижения руки манипулятора выполнен в виде фрикционных роликов, установленных на подвесных рычагах по окружности барабана. Привод каждого ролика выполнен в виде двух независимых механических передач, передача крутящего момента которыми противоположна по направлению, при этом оси рычагов и входных звеньев передач совпадают, что автоматически обеспечивает увеличение прижатия роликов при повышении сопротивления перемещению руки. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631957/31-08 (22) 04,01.89 (46) 07.11.90. Бюл. М 41 (71) Завод-ВТУЗ Красноярского политехнического института (72) O,В.донченко, Н.В,Василенко и

Г.И.Григоров (53) 621.229.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1293012, кл. В 25 J 9/00, 1985, (54) АДАПТИВНЫЙ МАНИПУЛЯТОР (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам, и может быть использовано при манипулировании объектами в условиях длинных узких технологических проходов. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов за счет упрощения конструкции руки, а также снижение Ы „1604бОО А1 (5ц5 В 25 J 9/00//В 25 J 18/00 энергозатрат за счет уменьшения сопротивления качению в приводе выдвижения руки.

Адаптивный манипулятор содержит основание 1, на котором установлена поворотная колонна 2. На колонне установлен корпус 4 механизма выдвижения руки 5 манипулятора. Профиль руки имеет чечевицеобразную форму. Механизм выдвижения руки манипулятора выполнен в виде фрикционных роликов, установленных на подвесных рычагах по окружности барабана. Привод каждого ролика выполнен в виде двух независимых механических передач, передача крутящего момента которыми противоположна по направлению, при этом оси рычагов и входных звеньев передач совпадают, что, автоматически обеспечивает увеличение прижатия роликов при повышении сопротивления перемещению руки, 7 ил, 1604600

Рычаги состоят из пластин 19-21, оси поворотэ рычагов совпадают с осью входных звеньев 22 и 23 механических передач, одно из которых имеет цапфу 24, входящую в отверстие другого входного звена свободно, Входное звено 22 включает зубчатые колеса 25 и 26, аналогично входное звено

23 включает .зубчатые колеса 27 и 28. Между зубчатыми колесами 16 и 17 установлено промежуточное колесо 29, а между колесами 28 и 18 — два промежуточных колеса 30 и 31, это позволяет иметь встречное направ50

Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам, и может быть использовано при совершении операций манипулирования объектами в условиях длинных узких технологических проходов. 5

Цель изобретения — повышение надежности и уменьшение габаритов за счет упрощения конструкции руки, а также снижение энергозатрат за счет уменьшения сопротивления качению в приводе выдвижения руки. 10

На фиг, 1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — механизм выдвижения руки; на фиг, 4 — разрез Б-Б на фиг.3; на фиг. 5— сечение В-В на фиг. 3; на фиг. 6 — схема 15 привода фрикционных роликов; на фиг. 7— то же, вариант.

Адаптивный манипулятор (фиг.1) содержит основание 1, на котором установлена

- поворотная колонна 2 с приводом 3 пово- 20 рота. На поворотной колонне установлен корпус 4 механизма выдвижения руки 5 манипулятора, оснащенной исполнительным устройством 6, Механизм выдвижения снабжен электродвигателем 7. Рука манипу- 25 лятора выполнена в виде упругого элемента, имеющего в выдвинутом состоянии профиль чечевицеобразной формы (фиг.2), Механизм выдвижения руки (фиг. 3 и 4) содержит приводной вал 8, вращаемый 30 электродвигателем 7, управляемые муфты 9 и 10 для соединения с приводным валом зубчатых колес 11 и 12 соответственно, а также установленный свободно на приводном валу 8 барабан 13 с намотанным на него 35 упругим элементом в виде ленты 14. Последняя прижимается к.поверхности барабана расположенными по его окружности меха- 1 низмами перемещения гибкого элемента через ролики 15, имеющие фрикционное по- 40 крытие 16. Ролики 15 связаны с выходными звеньями двух механических передач, установленных на механизмах перемещения, а именно с зубчатыми колесами 17 и 18 соответственно. Механизмы перемещения 45 гибкого элемента включают также рычаги, которые прижимают ролики 15 к ленте 14 с помощью, например, пружин (не показаны). где Fñ -сила сопротивления наматыванию руки;

dye — диаметр фрикционных роликов;

U — передаточное число трансмиссии.

Указанный момент будет стремиться опрокинуть приводы фрикционных роликов относительно оси поворота рычагов и прижать фрикционные ролики 15 к поверхности ленты 14 дополнительным усилием г г со 025

20@1(— +dZg+ 2 ) (2) где dies, би, 026, d2g, б17 — делительные диаметры зубчатых колес 25, 11, 26, 29 и 17 соответственно. ление вращения фрикционных роликов 15.

Зубчатые колеса 11, 25, 26, 29 и 17 образуют одну механическую передачу, а колеса 12, 27, 28, 30, 31 и 18 — другую независимую механическую передачудля вращения роликов 15. В варианте привода фрикционных роликов (фиг. 7) промежуточные колеса 2931 заменены валами, а колеса 17, 18, 26 и 28 выполнены коническими. Необходимо для увеличения равномерности прижатия фрикционных роликов к поверхности ленты располагать колеса 17 и 18 как можно ближе одно к другому, В корпусе 4 механизма выдвижения руки 5 установлено ее направляющее устройство 32.

Манипулятор работает следующим образом.

При необходимости перемещения объекта манипулирования с помощью исполнительного устройства 6 корпус 4 механизма выдвижения руки 5 ориентируют на зону производства работ приводом 3 поворота колонны 2. Включают электродвигатель 7, который вращает приводной вал 8 против часовой стрелки (фиг. 3). Если рука 5 должна наматываться на барабан, то электромагнитной муфтой 9 зубчатое колесо 11 соединяют с приводным валом 8. Далее крутящий момент передается через зубчатые колеса

25, 26, 28, 17, т.е, через первую механическую передачу, на фрикционные ролики 15, которые вращают барабан 13 с лентой, наматывая руку 5. При этом, если со стороны объекта манипулирования оказывается сопротивление наматыванию руки, возникает реактивный крутящий момент Мр на приводном валу 8 электродвигателя 7, значение которого можно определить по формуле(без учета КПД передач) 1604600 е

20

Е а

При этом уменьшается вероятность проскальзывания фрикционных роликов по поверхности ленты, а следовательно, повышается точность позиционирования манипулятора. Если же сила сопротивления наматыванию ленты уменьшается, то соответственно уменьшается дополнительное усилие прижатия фрикционных роликов.

Это ведет к уменьшению силы сопротивления качению роликов по слоям ленты (в устройствах подобного рода эта сила достигает значительной величины вследствие многослойности намотанной ленты) и, как следствие, к снижению энергозатрат при работе манипулятора. Таким образом, манипулятор адаптируется к изменению внешних нагрузок на исполнительное устройство 6.

Если рука 5 должна выдвигаться, то электромагнитной муфтой 10 зубчатое колесо 12 соединяют с приводным валом 8 (при этом направление вращения вала 8 не изменяют). Далее крутящий момент передается; через зубчатые колеса. 27, 28, 30, 31 и

18, т.е. через другую механическую передачу на фрикционные ролики 15. Так как в дан ной передаче имеются два и ромежуточных колеса 30 и 31, ролики 15 вращают барабан 13 с лентой, разматывая руку 5. При изменении внешних нагрузок на исполнительное устройство 6 протекают процессы, аналогичные описанным. Выражение (2) принимает при этом вид где d27, 012,о2в, озо, d31 и о1в — делительные диаметры зубчатых колес 27,12, 28, 30,31, и

18 соответственно.

Анализ выражений (2) и (3) показывает, что для увеличения дополнительного усилия прижима роликов необходимо увеличивать

d25 о 27 соотношения и . Эту закономер-о11 О 12 ность можно использовать, Если известно, что манипулятор преимущественно перемещает объекты, наматывая руку, то выполняют конструкцию так, чтобы ) . В

d25 d27

011 012

50 этом случае скорость наматывания руки уменьшается по сравнению со скорость.-.о разматывания и, как следствие, снижаюгся динамические нагрузки, а также вероятность проскальзывания роликов по поверхности вследствие увеличения дополнительного усилия прижатия роликов. Если же известно, что манипулятор преимущественно перемещает объекты манипулирования, разматывая руку, то выполняют конструкцию так, чтобы ) о27 о 25

d12 d11

В предлагаемом манипуляторе применен чечевицеобразный профиль руки, что существенно повышает ее жесткость, особенно стойкость к нагрузкам кручения относительно оси руки.

Формула изобретения

Адаптивный манипулятор, содержащий колонну, установленную на основании с возможностью поворота вокруг своей оси, расположенный на колонне барабан с намотанным на него гибким элементом, образующим руку. и привод выдвижения руки, имеющий двигатель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов за счет упрощения конструкции руки, а также снижения энергозатрат за счет уменьшения сил трения в приводе выдвижения руки, он снабжен двумя управляемыми муфтами, а привод выдвижения руки выполнен в виде расположенных по окружности барабана механизмов перемещения гибкого элемента, каждый из которых содержит жестко связанные между собой рычаги, подпружиненные в направлении к барабану, два фрикционных ролика, установленных соосно между этими рычагами, и две механические передачи, установленные на рычагах, при этом входные звенья передач связаны через соответствующие управляемые муфты с двигателем привода, а выходные — с фрикционными роликами, причем оси поворота рычагов и входных звеньев передач совпадают, а профиль руки в вы- двинутом состоянии имеет чечевицеобразную форму.

4- A авиа. 8

B-B

1б 17 18 15 15

ФИГ, 5

17

87

Составитель Ф.Майоров

Редактор А.Козориз Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 3422 Тираж 700 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101