Манипулятор для передачи изделий


 


Владельцы патента RU 2521933:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым при обслуживании работы машин, станков, прессов. Манипулятор содержит передаточный механизм с ведущим, промежуточным и выходным звеньями, исполнительный механизм с ведущим звеном в виде зубчатой рейки, выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и неподвижным копиром с фигурными пазами для взаимодействия с выходными звеньями исполнительного механизма и привод. Промежуточное звено передаточного механизма выполнено в виде кинематически связанных шатуна и диска, при этом шатун шарнирно связан с ведущим звеном, а на оси диска закреплено зубчатое колесо, сопряженное с ведущим звеном исполнительного механизма. Изобретение позволит упростить структуру кинематической цепи устройства, повысить производительность и точность выполнения операций, составляющих процесс передачи изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к комбинированным механизмам со сложным движением выходных звеньев, которые применяются для выполнения вспомогательных операций при обслуживании работы машин, станков, прессов и устройств различного назначения. Такие манипуляционные механизмы, имитирующие определенные движения рук человека, обеспечивают захват изделия - объекта манипулирования, его перемещение из одной позиции в другую, освобождение и передачу изделия.

Известно, например, манипуляционное устройство, обеспечивающее захват изделия, его перемещение но дуге окружности и освобождение, содержащее исполнительный механизм с губками для захвата изделий, механизм поворота и гидропривод (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - С.9 и 10, рис.а).

Основным недостатком данного устройства является усложненность привода и малая частота повторения рабочих циклов, т.е. невысокая производительность. Указанный недостаток является результатом использования отдельных двигателей для механизмов захвата и поворота, а также применения тихоходного гидравлического привода. Недостаток особенно ощутим при агрегатировании устройства с машинами - автоматами в линиях высокой производительности.

Известно также устройство типа «рука» для передачи изделий; содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с ведущим, промежуточным и выходным звеньями, исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, в котором ведущее звено передаточного механизма выполнено в виде зубчатого колеса, выходное в виде зубчатой рейки, при этом промежуточное звено состоит из двух блоков шестерен, в каждом из которых одна шестерня для взаимодействия с ведущим звеном, другая - с ведомым звеном (патент РФ №2217297 (РФ), опубл. в БИ, 2003. - №33 - прототип).

Основным недостатком прототипа являются большое число подвижных звеньев и кинематических пар. Это снижает точность работы устройства, уменьшает производительность, увеличивает энергозатраты на процесс передачи изделий.

Задачей настоящего изобретения является упрощение структуры кинематической цепи устройства, повышение производительности и точности работы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в манипуляторе, содержащем передаточный механизм с ведущим, промежуточным и выходным звеньями, исполнительный механизм с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, промежуточное звено передаточного механизма выполнено в виде кинематически связанных шатуна и диска, при этом шатун шарнирно связан с ведущим звеном, а на оси диска закреплено зубчатое колесо, сопряженное с ведущим звеном исполнительного механизма.

Кинематическая связь шатуна и диска выполнена в виде шарнира, при этом расстояние от центра шарнира до центра диска равно расстоянию от центра шарнира, связывающего шатун с ведущим звеном, до центра вращения ведущего звена, а расстояние между центрами шарниров на ведущем звене и диске - длина шатуна - равно расстоянию между центрами вращения ведущего звена и диска.

Выполнение промежуточного звена передаточного механизма в виде шатуна, кинематически связанного с диском, позволяет упростить кинематическую схему передаточного механизма путем уменьшения числа подвижных звеньев и кинематических пар, при этом работоспособность передаточного механизма, как следует из формулы Чебышева, сохраняется

W = 3 · n - 2р5 - р4 = 3 · 3 - 2 · 4 - 0 = 1,

где W - степень подвижности механизма, W = 1;

n - число подвижных звеньев (ведущее звено, шатун, диск, на оси которого жестко закреплено зубчатое колесо, сопряженное с ведущим звеном исполнительного механизма), n = 3;

р5 - число низших кинематических пар, p5 = 4;

р4- число высших кинематических пар, р4 = 0.

Упрощение схемы передаточного механизма позволяет снизить энергозатраты на движение и повысить точность выполнения последнего.

Равенство длины шатуна расстоянию между центрами вращения ведущего звена и диска позволяет иметь параллелограммный механизм, в котором ведущее звено и диск вращаются синхронно, при этом шатун совершает плоскопараллельное движение. Такой характер движения шатуна обеспечивается, поскольку отстояние шарниров на ведущем звене и диске от центров вращения соответственно ведущего звена и диска выполнено одинаковым.

Работоспособность передаточного механизма в кинематической связи его с ведущим звеном исполнительного механизма также удовлетворяет формуле Чебышева

W = 3 · n - 2р5 - р4 = 3 · 4 - 2 · 5 - 1 = 1,

где W - степень подвижности механизма, W = 1;

n - число подвижных звеньев, n = 4;

р5 - число низших кинематических пар, р5 = 5;

р4 - число высших кинематических пар, р4 = 1 (сопряжение зубчатого колеса, жестко закрепленного на оси диска, с ведущим звеном исполнительного механизма).

Предлагаемый манипулятор для передачи изделий поясняется чертежом, на фиг.1 представлена кинематическая схема манипулятора.

Манипулятор содержит передаточный механизм 1, исполнительный механизм 2 с губками 3 для захвата изделий и привод 4.

Передаточный механизм 1 выполнен в виде рычажно-зубчатого механизма, который включает ведущее звено-кривошип 5, закрепленный на валу привода 4, шатун 6, один конец которого шарнирно связан с кривошипом, другой посредством пальца 7 шарнирно связан с диском 8, зубчатое колесо 9, закрепленное на оси 10 диска 8, которое является выходным звеном передаточного механизма, сопряженным с ведущим звеном 11 исполнительного механизма 2. Ось 10 установлена в неподвижных прямолинейных направляющих 12.

Исполнительный механизм 2 включает ведущее звено 11 в виде зубчатой рейки, смонтированной в направляющих 13, выходные звенья 14 и 15 с губками 3 для захвата изделий, шарнирно связанные посредством пальца 16 с ведущим звеном 11, и неподвижный кулачок-копир 17, в теле которого выполнены фигурные продольные пазы 18 и 19 для взаимодействия с роликами 20, смонтированными на свободных концах выходных звеньев.

Губки 3 для захвата изделий выполнены по форме передаваемых изделий и закреплены на выходных звеньях жестко, но разъемно.

Работоспособность кинематической цепи манипулятора, содержащей передаточный и исполнительный механизмы, подтверждается формулой Чебышева:

W = 3 · n - 2p5 - p4 = 3 - 5 - 2 - 6 - 2 = 1,

где W - степень подвижности цепи манипулятора, W = 1;

n - число подвижных звеньев (кривошип, шатун, диск, ведущее звено исполнительного механизма, выходное звено исполнительного механизма), n = 5;

р5 - число низших кинематических пар, р5 = 6;

р4 - число высших кинематических пар (сопряжения: колеса 9 с рейкой 11, выходного звена 14 с пазом 18), р4 = 2.

Манипулятор для передачи изделий работает следующим образом.

При работе привода 4 кривошип 5 совершает вращательное движение с постоянной скоростью, при этом шатун 6, шарнирно связанный с кривошипом, генерирует вращение диска 8 и закрепленного на его оси 10 зубчатого колеса 9 с постоянной угловой скоростью. При вращении колеса 9, сопряженного с рейкой 11, последняя совершает поступательное движение, обеспечивая движение выходных звеньев 14 и 15 с губками 3 для захвата изделий.

В позиции «схват изделия» в разжатые губки подается изделие - объект манипулирования. В начале рабочего хода губки, имитируя движение выходных звеньев, сжимаются обеспечивая «схват» изделия по большей части его периметра. При рабочем ходе губки занимают сжатое положение, удерживая изделие, переносимое из одной позиции в другую по прямолинейной траектории. По завершении рабочего хода губки 3 разжимаются и изделие выводится из устройства. В позиции «выдача изделия» рейка 11 занимает текущее положение, при котором губки оказываются разжатыми до начала холостого хода. При холостом ходе (без изделия) губки 3 занимают сжатое положение, поскольку ролики 20 выходных звеньев 14 и 15 взаимодействуют с теми же фигурными пазами 18 и 19 в теле копира 17, что и при рабочем ходе.

В периоде кинематического (рабочего) цикла манипулятора губки 3, имитируя движение выходных звеньев 14 и 15, совершают сложное движение, состоящее из двух простых движений: возвратно-поступательного вместе с рейкой 11 и возвратно-поворотного с выстоями относительно рейки 11.

Выполнение промежуточного звена передаточного механизма в виде кинематически связанных шатуна и диска упрощает конструкцию передаточного механизма, повышает производительность и точность работы.

1. Манипулятор для передачи изделий, содержащий передаточный механизм с ведущим, промежуточным и выходным звеньями, исполнительный механизм с ведущим звеном в виде зубчатой рейки, выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и неподвижным копиром с фигурными пазами для взаимодействия с выходными звеньями исполнительного механизма и привод, отличающийся тем, что промежуточное звено передаточного механизма выполнено в виде кинематически связанных шатуна и диска, при этом шатун шарнирно связан с ведущим звеном, а на оси диска закреплено зубчатое колесо, сопряженное с ведущим звеном исполнительного механизма.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь шатуна и диска выполнена в виде шарнира, при этом расстояние от центра шарнира до центра диска равно расстоянию от центра шарнира, связывающего шатун с ведущим звеном, до центра вращения ведущего звена, а расстояние между центрами шарниров на ведущем звене и диске равно длине шатуна и расстоянию между центрами вращения ведущего звена и диска.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для регулировки работы гидравлической стрелы, содержащей, по меньшей мере, две подвижные друг относительно друга соединенные секции.

Изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым при обслуживании работы технологических машин, станков, прессов и т.п. .

Изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым при обслуживании работы технологических машин, станков, прессов и т.п. .

Изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым при обслуживании технологических машин, станков, прессов и т.п. .

Изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев. .

Изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым при обслуживании работы технологических машин, станков, прессов и т.д. Комбинированный механизм содержит передаточный механизм с ведущим звеном в виде зубчатого колеса и выходным звеном в виде зубчатой рейки, исполнительный механизм с ведущим звеном, которым является выходное звено передаточного механизма, выходными звеньями, снабженными губками для захвата изделий, и неподвижным копиром с продольными фигурными пазами для взаимодействия с выходными звеньями исполнительного механизма. При этом ведущее зубчатое колесо передаточного механизма выполнено с неполным числом зубьев, а выходное звено передаточного механизма снабжено силовым упругим элементом для выполнения холостых ходов. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции механизма, повышение точности функционирования и производительности, снижает энергозатраты на осуществление процесса передачи изделий. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам со сложным движением выходных звеньев, применяемым при обслуживании работы технологических машин, станков, прессов. Манипулятор содержит передаточный механизм с ведущим и выходным звеньями, исполнительный механизм с ведущим звеном, являющимся выходным звеном передаточного механизма, выходными звеньями с губками для захвата изделий и неподвижным кулачком-копиром с фигурными пазами для взаимодействия с выходными звеньями исполнительного механизма и привод. Ведущее звено передаточного механизма выполнено в виде кулачка, совершающего возвратно-поступательное движение, а выходное звено передаточного механизма кинематически связано с ведущим посредством промежуточного звена, совершающего поступательное движение в плоскости, перпендикулярной плоскости движения кулачка. Изобретение обеспечивает точность функционирования и повышение производительности с малыми энергозатратами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к роботу для координированного перемещения трех объединенных дисплеев весом до 6500 кг с шестью степенями свободы. Робот содержит три одинаковые руки робота, расположенные параллельно на одинаковом расстоянии. Каждая рука робота содержит колонну, вытягиваемую руку, первую, вторую и третью вращаемые руки и центральный контроллер, выполненный с возможностью обеспечения точного координирующего действия трех рук робота. Кинематическая пара вращения колонны, которая может вращаться вокруг оси Y, расположена на верхней и нижней поверхности колонны. Один конец вытягиваемой руки соединен с боковой стороной колонны через кинематическую пару вращения вытягиваемой руки. Первая вращаемая рука соединена и согласована со свободным концом вытягиваемой руки через первую кинематическую пару вращения. Вторая вращаемая рука соединена и согласована со свободным концом первой вращаемой руки через вторую кинематическую пару вращения. Третья вращаемая рука соединена и согласована со свободным концом второй вращаемой руки через третью кинематическую пару вращения и с дисплеем через кинематическую пару вращения дисплея. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при разработке человекоподобных роботов. Сустав руки робота содержит кожух плеча, кожух предплечья, кожух локтя, идентичные узел вращения плеча и узел сгибания в локте, которые состоят из первого и второго дисков, шарикоподшипника и планетарного двухступенчатого редуктора, состоящего из коронной шестерни, блока сателлитных шестерен с водилом, второго водила и солнечной шестерни. К первому диску узла вращения плеча прикреплен шаговый двигатель, ось которого соединена с входным валом узла вращения плеча, а к первому диску узла сгибания в локте прикреплен двигатель с червячным редуктором, ось которого соединена с входным валом узла сгибания в локте. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, увеличение компактности и обеспечение сохранения положения руки при отключении питания двигателей. 5 ил.
Наверх