Гидравлический манипулятор с механической системой программного управления

 

:.. - т 8 н (() - ",;-.;(4 1 - (lg

8. :ля . т

ОД .1 Ji с 673595

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ьетОРСКОМ СВИДЕтЕЛЬСтВЮ (6!) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) ЗаявлЕно 09.11.76 {2! ) 2419026/11 с присоединением заявки № (23) Приоритет =

Опубликовано 15.07.79. Бюллетень №26

Дата опубликования описания 18.07.79.Союз Соватских

Социалистических

Республик (51) М, Кл

В 66 С 23/08 Ф ащдзрзтзехный хеютет

СССР в делам изобретеххй я аткрмтяй

{53) УДК

621.874 (088.8) (72) Автор изобретения М. А. Козловский (71) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ МАНИПУЛЯТОР С МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ

ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области подьемно- транспбртного машиностроения, а именно к гидравлическим манипуляторам с механической системой программного управления.

Известен гидравлический манипулятор с механической системой программного управления, содержащий управляемый гидроцилийдрами многозвенный механизм, состоящий из корпуса, установленной в нем колонны, подвижной в круговом и осевом направлениях, и каретки с захватным рабочим органом, смонтированной s направляющих колонны, и командваппарат (1).

Недостатком известного манипулятора является сложность конструкции и ненадежность в работе.

11ель изобретения — упрощение конструкции манийулятора и повышение его надежности, Для этого в предлагаемом манипуляторе командоаппарат содержит мноюплунжерный насос и коленчатые валы, при этом каждый

; гидроцилиндр сообщен с многоплунжерным

:, насосом, плунжеры которого кинематнческн соединены с коленчатыми валами, регулируе-. мыми в радиальном и круговом направлениях кривошипами и обеспечивающими передаточные

-отношения, соответствующие отношениям их порядковых номеров.

На фиг. 1 показан многозвенный механизм

5 предлагаемого манипулятора с гидравлическими двигателями перемещений звеньев, разрез; на . фиг. 2 — блок плунжерных насосов — командоаппаратов, вид сверху; на фиг. 3 — разрез А — А иа фиг. 2; на фиг, 4 — реэреэ Б — Б на фнг. 2.

Гидравлический манипулятор с механической системой программного управления содержит стойку 1, в которой на подшипниках установлена внутри пустотелая колонна 2, которая посред-, ством напрессованиой на нее шестерни 3 и рейки 4 соединена с поршнем 5. гидравлического цилиндра б. Внутри колонны 2 на шлицевых направляющих установлен ползун 7, соединенный со штоком 8 поршня гидравлического цилиндра 9. На верхнем конце полэуна 7 в его поперечных направляющих находится каретка 10, соединенная с поршнем гидравлического цилиндра ll. На каретке 1 смон1нрован

673595

15

30

3 клещсвай захватный орган с губками 12 и гидравлический привод их перемещения с корпусам цилиндра 13 и штоком 14 поршня. Поршень каждого гидравлического цилиндра 6, 9, 11, 13 са стороны штоков подпружинен, например, путем соединения штоковых полостей этих цилиндров с источником сжатого воздуха.

Нодпаршневые полости каждого гидравлического цилиндра 6, 9, 11, 13 гидравлическн rioпарно соединены трубопроводами. 15 соответственно с рабочими полостями 16, 17, 18, 19 в-корпусе отдельных йлунжерйых насосов— командоаппаратов с рядом плунжеров 20. Каждый плунжер 20 иа своем конце имеет поперечный паз, На корпусе полостей 16-19 установлены в подшипниках коленчатые валы 21 — 24, с кривошипами 25, регулируемыми в радиальюм направлении с помощью винтов 26. Щеки

27 коленчатых валов выполнены разъемными и соединенйыми между собой резьбавыми соединениями с контргайкой 28; что позволяет их"регулирование относительно друг друга в угловом нап1«авлении. Коленчатые валы 21 — 24 соединены между собой кинематически посредством зубчатых колес с обеспечением между ними передаточных отношений, пропорциональных отношению их порядковых номеров 1,2,...п.

Коленчатые валы -21 — 24 кинематически связаны с цлунжерами 20 посредством крнвошипов 25, помещенных в поперечные пазы плунжерав, и образуют с последними отдельные синусиые механизмы. Причем каждый, плунжер отдельных гюлостей 16-19 соединен лицп с одним из коленчатых валов 21 — 24. На коленчатом вале

21, имеющем, например, первый порядковый номер . и наименьшую угловую скорость по сравнению с остальными коленчатыми валами, установлена иа подшипии1сах цриводиая шестерня 29, которая сопряжена с рейкой, выполненной на штоке ЗО гидравлического цилиндра

31, а также кинематически связана посредством собачки 32 е храновым колесом 33, жестко укрепленным на коленчатом вале. Для.автома тического управления работой приводного цилиндра 31 и ограничения длины двойного хода цггока 30 на последнем установлены два регуяируемых упора 34 для воздействия ими в крайййх положениях ie imjriucep чдть1реййдового золотника 35, укрепленного на стойке и сообщенного с источником давления жидкости гидронасосом. Расстояние между упорами 34 должна быть меньшим от длины начальной окружности шестерни 29 в целое число раз.

Манипулятор работает следующим образом.=

В начальный момент времени каждый поршень п дравлических .цилиндров 6, 9, 11, 13, находится в своем исходном устойчивом положении под действием давления сжатого воздуха в штоковых полостях с одной стороны и реакции

4 жидкости в подпоршневых полостях цилиндров и рабочих полостях 16, 17, 18, 19 корпуса плунжерных насосов — командоаппаратов с другой стороны, а поршень цилиндра 31 занимает свое крайнее положение со стороны подпоршневой полости, и один из упоров, взаимодействуя с: плунжером золотника 35, обеспечивает подачу рабочей жидкости от источника давления (насоса) в подпаршневую .полость цилиндра 31. При подаче рабочей жидкости от источника давления к золотнику и затем в подпаршневую полость цилиндра 31 поршень

m штоком 30 будет перемещаться в сторону штоковой полости до тех пор, пока второй упор 34 не обеспечит переключения золотника

35, сообщение штакавай полости с источником давления и затем перемещение поршня в свое исходное положение. В дальнейшем цикл повторяется автоматически, и поршень со штоком

30 совершает возвратно-поступательное движение. От рейки, выполненной на штоке 30, через сопрягаемую с ней шестерню 29, собачку

32, храповае колесо 33, получает прерывистое вращательное движение коленчатый вал 21.

Так как длина начальной окружности шестерни

29 является кратной длине хода поршня со штоком 30, то через целое число двойных ходов мого штока коленчатый вал 21 совершает один полный оборот, а остальные — числа оборотов, соответствующие их порядковым номерам ; 2, 3, 4, 5,,п где и — порядковый номер последнего коленчатого вала, или количество коленчатых валов. Плунжеры

20, кинематически связанные с кривошипами коленчатых валов с образованием отдельных синусных механизмэв, совершают осевые перемещения по гармоническому закону от . угла поворота соответствующего крнвошипа,"вытесняя жидкость из полостей 16 — 19, и обеспечивают перемещение поршней гидравлических цилиндров б, 9, 11, 13 и звеньев механизма манипулятора: колонны 2, ползуна 7, каретки 10, губок 12 захватного органа. Величина перемещения любого поршня цилиндров 6, 9, 11, 13, как функция ) от угла р, повара тз коленчатого зала 21 пропорциональна суммарному объему вытесненной плунжерами 20 жидкости из соответствующей полости и равна следующей сумме членов, представляющей собой конечную сумму членов ряда Фурье:

l3 SjпМ„+q o„)"- ™(2,+ го,)+

1 Д 2 2

51z(y +0>)>...+>»„(<+ +go<) у л где Й1, R, ... Йп — величины эксцентриситетов кривошипных пальцев (кривошипов) колен-, 673595 чзтых валов, соответствующих порядковым номерам 1,2,3,,п;

81. - 4 ° з. " $п — площади поперечных сечений плунжеров, связанных с коленчатыми валами соответствующих порядсовых номеров; ро,, р„„.,роя — начальные угловые положения кривошипных пальцев, принадлежащих коленчатым валам с порядковыми номерами соответственно 1,2,3„,,п;

F — площадь поперечного сечения поршня 1о любого из рассматриваемых цилиндров 6,9,11,13.

По заданной наперед необходимой функции у перемещения поршня каждого цилиндра 6, 9, 11, 13, пользуясь известным математическим методом разложения ее на периоде в ряд Фурье и определяя коэффициенты членов ряда И& Р Ьз ф „Мп5п у I р 1 у 1 у у а также Фо 1 ° Роз Ро з "40+ а затем их обеспечивая в устройстве путем регулирования величин . эксцентриситетов KpurrQrrrrrrrrrryQ(пальцев (Rr, Вз Йз . Вп) и их углового положения (Nor, Фоз <Роз -Фон ). 25 дэстигают периодическое перемещение каждого поршня по наперед заданному закону на периоде, равном полному обороту 2 11 вала 21. Нрй этом то.пюсть воспроизведения движения поршней цилиндров б, 9, 11, 13 по наперед задан- N ному закону повышается с увеличением количества коленчатых валов. В результате перемещений по наперед заданному закону поршней цилиндров 6,9,11,13 и соединенных с ними звеньев механизма манипулятора корпус захват- 35 ного органа совершает в пространстве замкнутую необходимую траекторию за время одного полного оборота коленчатого вала 21 с периодическим повторением этой траектории через период и остановками в некоторых фиксиро- 4О ванных положениях, соответствующих холостому ходу шестерни 29 с собачкой 32. При работе манипулятора в режиме изопозицирования, rye лиминтирующим фактором является точность фиксированных положений каждого поршни 45 цилиндров при их периодической стоянке, а воспроизведение требуемой траектории ие является существенным, тогда величины Rr, йз, "з",Rn H Фоr Фог-акоп устанавливают на устройстве такими, чтобы они удовлетворяли $0 следующей системе уравнений: где . у . уз. уз ".уп — координаты фиксированных положений поршня любого из цилиндров 69,11,13, отсппываемые от начала системы координат, связанной с корпусами соответствующих цилиндров;

К вЂ” количество требуемых фиксированных положений любого из поршней не считая начального, или качество двойных ходов штока

30 за время одного полного оборота шестерни

29, которое не может быть большим, чем удвоенное число. всех коленчатых валов, то есть 2п, Предлагаемый "манипулятор может работать в цикловом режиме с точным обеспечением заданных фиксированных положений поршней цилиндров 69,11,13, а следовательно, каждого звена механизма манипулятора; в реяйме движения по наперед задашгому закону для каждого звена механизма манипулятора, а следовательно, и наперед заданной траектории в про странстве карет и с захватным органом, однако, с некоторой погрешностью ее воспроизведения, зависящей от количества коленчатых валов.

Формула изобретения

Гйдравлический манипулятор с механической системой программного управления, содержащий управляемый пщроцилиндрами многозвенный механизм, состоящий из корпуса, установленной в нем колонны, подвижной в круговом и осевом направлениях, и каретки с захватным рабочим органом, смонтированной в направляющих колонны, и командоаппарат, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции манипулятора и повйшения его надежности, командоаппарат содержит многоплунжерный насос и коленчатые валы, при этом каждый гидроцилиццр сообщен с многоплунжерным насосом, нлунжеры которого кинематически соединены с коленчатыми валами, регулируемыми в радиальном и круговом направлениях кривошипами и обеспечивающими передаточные отношения, соответствующие отношениям их порядковых номеров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белянин П, Н. "Промьипленные роботй, "Машиностроение", M., 1975, с. 70 — 75.

Составитель М. Москалед

Техред А. Богдан

Корректор Г. Назарова, Редактор Л. Василькова

Тираж 991 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Заказ 4002/22

Финнал ППП "Патент", г. Ужмрод, ул. Проекгнак, 4