Манипулятор

 

Использование: автоматизация технологических процессов и складских работ в машиностроении. Сущность изобретения: манипулятор состоит из основания 1, установленной на нем поворотной стойки 6 в виде параллельных стержневых элементов, связанных стержнем, перпендикулярным к стержневым элементам, и механической руки 21 с приводами ее выдвижения, наклона и поворота. Привод наклона механической руки 21 выполнен в виде двигателя, смонтированного на поворотной стойке 6 и кинематически связанного с механической рукой 21, а привод поворота механической руки 21 выполнен в виде основного 2 и дополнительного 13 двигателей, размещенных на основании 1, и планетарного редуктора, центральные зубчатые колеса 4, 5 которого образуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержневых элементов стойки и кинематически связанный с основным двигателем 2, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес 8, 7, установленного на другом стержневом элементе стойки и кинематически связан с дополнительным двигателем 13 посредством третьего блока зубчатых колес 9, 10, размещенного на валу первого блока. 1 ил. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 25 J 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

C (21) 4775400/08 (22) 15.11,89 (46) 30.06.92. Бюл. ¹ 24 (71) Белорусский политехнический институт (72) И.П.Филонов, А.А,Черкас, П,П.Анципорович, Ю,Б.Герасимов и Л.В.Курч (53) 62-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 960006, кл. В 25 J 9/12, 1982, (54) МАНИПУЛЯТОР (57) Использование; автоматизация технологических процессов и складских работ в машиностроении. Сущность изобретения: манипулятор состоит из основания 1, установленной на нем поворотной стойки.6 в виде параллельных стержневых элементов, связанных стержнем, перпендикулярным к стержневым элементам, и механической руки 21 с приводами ее выдвижения, наклона

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании и разработке средств автоматизации технологических процессов и складских работ, Известен манипулятор, содержащий вертикальную поворотную стойку, механическую руку с захватом и приводной электродвигатель.

Недостатком известного манипулятора является повышенные динамические нагрузки в узлах и звеньях манипулятора из-за громоздкости и сложности приводов.

Известен также манипулятор, содержащий вертикальную поворотную стойку, механическую руку с захватом и приводной электродвигатель.... Ж„„1743850 А1 и поворота, Привод наклона механической руки 21 выполнен в виде двигателя, смонтированного на поворотной стойке 6 и кинематически связанного с механической рукой

21, а привод поворота механической руки 21 выполнен в виде основного 2 и дополнительного 13 двигателей, размещенных на основании 1, и планетарного редуктора, центральные зубчатые колеса 4, 5 которого образуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержневых элементов стойки и кинематически связанный с основным двигателем 2, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес 8, 7, установленного на другом стержневом элементе стойки и кинематически связан с дополнительным двигателем 13 посредством третьего блока зубчатых колес 9. 10, размещенного на валу первого блока. 1 ил.

Однако он обладает теми же недостат- 4 ками. Ф

Цель изобретения состоит в устранении . (гс3 упомянутых недостатков известных манипу- QQ ляторов, а именно в расширении технологи- (Л ческих возможностей и улучшении динамических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что манипулятор снабжен приводом наклона механической руки, двигатель которого смонтирован на стойке и кинематически связан с механической рукой, при этом стойка имеет параллельные стержневые элементы, а привод поворота механической руки выполнен в виде основного и дополнительного двигателей, размещенных на основании, и планетарного редуктора, центральные зубчатые колеса которого об1743850 разуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержней стойки и кинематически связанный с основным двигателем, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес, установленного на другом стержне стойки и кинематически связан с дополнительным двигателем посредством дополнительно введенного третьего блока зубчатых колес, размещенного на валу первого блока.

Введение упомянутых изменений в манипулятор обеспечивает расширение технологических возможностей и улучшение динамических характеристик, На чертеже схематически изображен предложенный манипулятор.

Манипулятор содержит основание 1 с установленным на ней электродвигателем

2, на валу которого установлено зубчатое колесо 3, связанное с блоком колес 4, 5, установленным с возможностью свободного вращения на стойке-водиле 6. На водиле

6 также с воэможностью свободного вращения установлен блок шестерен 7, 8. Шестерня 8 входит в зацепление с шестерней 9, которая жестко связана с шестерней 10, Блок шестерен 9, 10 установлен с возможностью свободного вращения относительно блока шестерен 4, 5, Шестерня 10 входит в зацепление с шестерней 11, установленной на валу 12, жестко связанном с ротором двигателя 13, снабженного муфтой 14, обеспечивающей возможность присоединения ротора двигателя 13 к основанию 1. На водиле 6 установлен двигатель 15, на роторе которого неподвижно насажена шестерня

16, сходящая в зацепление с шестерней 17, установленной с возможностью перемещения относительно водила 6. На шестерне 17 жестко закреплено звено 18, на котором установлен приводной гидроцилиндр 19 на штоке 20 которого жестко установлена механическая рука 21 со схватом, несущая деталь 22.

Манипулятор работает следующим образом.

При включении муфты 14, обеспечивающей жесткое соединение ротора двигателя

13 с основанием 1, шестерня 11 также становится неподвижной относительно сганины, при этом двигатель 13 отключен от сети.

Включение двигателя 2 обеспечивает передачу вращения на шестерню 3 и от ее на блок шестерен 4, 5, последние установлены с возможностью вращения относительно стойки-водила 6, Вращение от шестерни 5 передается на шестерню 7 блока шестерен

7, 8. При этом блок шестерен 7, 8, совершая вращение вокруг собственной оси вращен N5 Ин Z7 29 59

В7 -В Z5 Z8 (2) Ng Z5

®7 =N5 198 = — = 9 (3) ния со скоростью йР, совершает планетарное движение со скоростью в =N" вокруг

I н оси симметрии стойки-водила 6 (оси 2). При этом шестерня 8 обегает шестерню 8 блока шестерен 9, 10 в связи с тем, что он неподвижный, т.к. шестерня 10 сцепляется с неподвижной шестерней 11.

В рассмотренном случае стойка водила

6 вращается вокруг оси симметрии (оси Z) со скоростью в =ан планетарного движения блока шестерен 7, 8, которое определяется из следующих соображений.

Передаточное отношение !57" в обра15 щенном движении имеет вид н М5 — N Z7 Zg н Z5 Z8

Из этого уравнения после некоторых преобразований получаем

© =Ш =М5 1нч (1)

М

ГДЕ N4 — N5; 1нч — =

N4 Z7 Zg

Z5 Еа

25 Из этого соотношения видно, что угловая скорость стойки-водила 6 может быть весьма малой при большом значении скорости вращения двигателя 2. Это можно обьяснить тем, что, например, при подборе

30 чисел зубьев Z7=99, Zg=101, Z5=Z5-100 выражение (1) имеет вид

1 нч 99 101 10 000

100 . 100

35 Такая возможность реализации большой редукции с помощью небольшого количества звеньев позволяет снизить материалоемкость манипулятора и тем самым снизить его динамическую нагружен40 ность от сил инерции в процессе разгона (торможения), Для перемещения детали 22 в пространстве кроме включения двигателя 2 необходима также одновременная работа

45 двигателя 15 и гидроцилиндра 20.

В случае включения муфты 14, обеспечивающей отсоединение ротора двигателя

13 основания 1 и включение его в сеть, вращение от шестерни 11 передается шестерне

50 10 и шестерне 9, жестко связанной с последней. При этом передаточное отношение в обращенном движении изменяется в связи

С ДВУМЯ УГЛОВЫМИ CKOPGCTSIMI4 N4 =N5 И

NIO =N9.

1743850 (4) (5) 40

55

Решение системы уравнений (2)-(3) совместно дает возможность записать уравнение (2) в виде и ;, — а„Z7 . Zg 29

2в Zs Zs

После некоторых преобразований уравнение (4) можно представить в виде

М+юв—

27 я

Z7 Zg

1 — —, 25 Zs

Выражение (5) указывает на то, что изменением угловой скорости двигателя 13 представляется возможность не только увеличить или уменьшить скорость вращения стойки-водила 6, но и остановить стойку-водило 6 без остановки других подвижных звеньев, Как видно из формулы (6), остановка водила 6 будет приж =О, т.е, при н 20

27 в = вв —, Это говорит о том, что, используя в качестве приводного двигателя 13 двигатель с бесступенчатым регулированием 25 скорости, например, двигатель постоянного тока, представляется возможность изменить закон движения детали 22 вдоль заданной траектории без остановки подвижных звеньев манипулятора, т.е. без отключения двигателей 2, 15 и гидроцилиндра 20.

Предлагаемая конструкция манипулятора обеспечивает необходимые минимальные три подвижности (три обобщенные координаты: поворот стойки-водила 6, пово- 30 рот звена 18 и поступательное перемещение штока 21) при наличии минимального числа звеньев и большой редукции. Кроме этого, предлагаемая конструкция позволяет плавно, без остановки (отключения) основ- 35 ных приводных двигателей, изменять закон движения схвата (детали 22) вдоль заданной траектории, Она обеспечивает также и остановку водила-стойки 6. Все это позволяет не только снизить динамическую нагруженность, но и повысить точность позиционирования путем установления обратной связи (коррекции) действительного перемещения схвата или его плавной остановки, тем самым достигается расширение технологических возможностей.

Формула изобретения

Манипулятор, содержащий основание, установленную на нем поворотную стойку, несущую механическую руку с приводом ее выдвижения и захватом, а также привод поворота механической руки, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и улучшения динамических характеристик, он снабжен приводом наклона механической руки, двигатель которого смонтирован на стойке и кинематически связан с механической рукой, при этом стойка имеет параллельные стержневые элементы, а привод поворота механической руки выполнен в виде основного и дополнительного двигателей, размещенных на основании, и планетарного редуктора, центральные зубчатые колеса которого образуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержневых элементов стойки и кинематически связанный с основным двигателем, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес, установленного на другом стержневом элементе стойки, и кинематически связан с дополнительным двигателем посредством дополнительно введенного третьего блока зубчатых колес, размещенного на валу первого блока.

1743850

19 ГОЛ

35

45

Составитель А.Черкас

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Н.Коляда

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

Заказ 2156 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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