Очувствленный схват манипулятора

Очувствленный схват манипулятора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I. ОЧУВСТВЛЕННЫЙ СХВАТ МАНИПУЛЯТОРА, содержащий губки, связанные с приводом их перемещения через редуктор и дифференциал, устройство для измеречия усилия, блок задания усилия и блок управления, отличающийся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей за счет обеспечения захвата деталей различной жесткости как за внутреннюю , так И за наружную поверхности, устройство для измерения усилия выполнено в виде торсиона, установленного в корпусе с возожностью поворота вокруг оси и кинематически связанного одни.м концом с дифференциалом , фиксатора торсиона от проворота со стопором, установленного в корпусе с возможностью перемещения вдоль торсиона, и датчика угла поворота торсиона , установленного на его конце, связанном с днфференциалом.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4Ш В 25 J 1500

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ йайлио "cl,:4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3499005/25-08 (22) 06.10.82. (46) 15.01.85. Бюл. № 2 (72) Г. И. Солодкин, В. В. Березовик, В. А. Дубовский, А. В. Лукьянович и В. В. Мышковский (71) Институт технической кибернетики

АН БССР (53) 62 — 229.72 (088.8) (56)- 1. Авторское свидетельство СССР № 804427, кл. В 25 J 15/00, 1979 (прототип) (54) (57) 1. ОЧУВСТВЛЕННЫЙ СХВАТ

МАНИПУЛЯТОРА, содержащий губки, связанные с приводом их перемещения через редуктор и дифференциал, устройство для

„SU„„1134361 A измерения усилия, блок задания усилия и блок управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения захвата деталей различной жесткости как за внутреннюю, так и за наружную поверхности, устройство для измерения усилия выполнено в виде торсиона, установленного в корпусе с возожностью поворота вокруг оси и кинематически связанного одним концом с дифференциалом, фиксатора торсиона от проворота со стопором, установленного в корпусе с возможностью перемещения вдоль торсиона, и датчика угла поворота торсиона, установленного на его конце, связанном с дифференциалом.

1134361

2. Схват манипулятора по п. 1, отличающийся тем, что торсион выполнен плоским с переменной по длине жесткостью, фиксатор выполнен.в виде диска с центральным пазом для размещения торсиона, с канавИзобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в промышленных роботах, применяемых для выполнения подъемно-транспортных, монтажно-сборочных и технологических операций в дистанционных манипуляторах, работающих в экстремальных условиях.

Известен очувствленный схват манипулятора, содержащий губки, связанные с приводом их перемещения через редуктор и дифференциал, устройство для измерения усилий, блок задания усилия и блок управления (11.

Однако устройство для измерения усилия может быть использовано только при захвате манипулируемого объекта за наружную поверхность и не обеспечивает работу схвата на разжим губок при захвате объекта за внутреннюю поверхность. Кроме того, из-за использования в устройстве цилиндрической пружины оно обладает низкой точностью измерения усилия вследствие неопределенности положения пружины в пространстве при ее закручивании, что ограничивает его функциональные возожности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей схвата.

Поставленная цель достигается тем, что в очувствленном схвате манипулятора, содержащем губки, связанные с приводом их перемещения через редуктор и дифферен- циал, устройство для измерения усилия, блок задания усилий и блок урравления, устройство для измерения усилия выполне но в виде торсиона, установленного в корпусе с возможностью поворота вокруг оси и кинематически связанного одним концом с дифференциалом, фиксатора торсиона от проворота со стопором, установленного в корпусе с возможностью перемещения вдоль торсиона, и датчика угла поворота торсиона, установленного на его конце, связанном с дифференциалом.

Кроме того, торсион выполнен плоским с переменной по длине жесткостью, фиксатор выполнен в виде диска с центральным пазом для размещения торсиона, с канавкой на наружной поверхности для захода стопора и с резьбой, а на внутренней кой на наружной поверхности для захода стопора и с .резьбой, а на внутренней поверхности корпуса выполнена ответная резьба для образования резьбового соединения корпус †фиксат. поверхности корпуса выполнена ответная резьба для образования резьбового соединения корпус-фиксатор.

На фиг. 1 изображен очувствленный схват манипулятора, разрез; на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — очувствленный схват манипулятора, разрез (с дифференциальной волновой зубчатой передачей).

Очувствленный схват манипулятора содержит блок 1 задания усилия с регули= рующим элементом 2, который для дистанционно-управляемых манипуляторов может быть выполнен, например, в виде потенцио= метра, в зависиости от положения которого изменяется соответственно диапазон усилий, устанавливаемый на губках 3 схвата. Блок 1 электрически связан через блок 4 управления с исполнительным механизмом 5, состоящим из корпуса 6, в котором смонтирован привод 7 перемещения губок схвата, муфты 8 односторонней передачи крутящего моментаи механической передачи, выполненной в виде редуктора с дифференциалом иа выходе, например, в виде дифференциального планетарного механизма, водило 9 которого при помощи конической шестерни 10 и рычажного механизма 11 соединено с губками 3 схвата, а центральное колесо 12 внутренним зацеплением при помощи зубчатого колеса 13 соединено с датчиком 14 угла поворота торсиона 15, устройства для измерения усилия, которое содержит фиксатор 16 торсиона 15 от проворота. Фиксатор снабжен стопором 17 с электромагнитным приводом 18, установленным иа ползуне 19.

Фиксатор 16 представляет собой диск с центральным пазом 20 для размещения торсиона, причем на наружной поверхности диска выполнены канавки 21 для разме щения стопора 17 и резьба.

На внутренней поверхности 22 корпусф выполнена ответная резьба .для переме щения фиксатора 16 при врац1ении торсиона 15. Перемещение фиксатора 16 ограничено конечными выключателями 23, -установленными на корпусе 6, располо-. женном на конце рычага 24 манипулятора, 3 при этом фиксатор 16, ползун 19. и электромагнитный привод 18 закрыты кожухом 25.

В варианте исполнения очувствленного схвата манипулятора с механической передачей в виде редуктора с дифференциальной волновой зубчатой передачей на выходе (фиг. 3) привод 7 перемещения губок 3 схвата соединен с первой ступенью редуктора 26, на выходном валу которой установлен кулачковый генератор 27 волн с наде- тым на него гибким подшипником качения 28

Кулачковый генератор. 27 волн через гибкий подшипник 28 взаимодействует с гибким колесом 29, выполненным в виде кольца, переходящего в гибкий цилиндр.

На недеформируемом конце гибкого цилиндра выполнено зубчатое колесо 30, которое установлено на подшипниках и кинематически связано с зубчатым колесом 13 и торсионом 15. Колесо 29 находится в зацеплении с жестким колесом 31, имеющим-гакой же шаг зацепления, но большее число зубьев и связанным с помощью конической шестерни 10 и рычажного механизма 11 с губками схвата 3.

Очувствленный схват манипулятора работает следующим образом.

В случае использования очувствленного схвата в конструкции дистанционно управляемого манипулятора оператор с помощью регулирующего элемента 2 устанавливает необходимый диапазон усилий, ко- З0 торый может быть передан на губки схвата, например, с помощью поворота ручки потенциометра.

Сигнал с регулирующего элемента 2 поступает в блок 4 управления, который на основании этого сигнала выдает управляю- З5 щее воздействие на привод 7 перемещения губок 3 схвата, а также на электромагнит привода 18, который, перемещая стопор

17; освобождает фиксатор 16.

Установку необходимого диапазона усилий производят при сжатых до упора губках 3 схвата или же при разведенных (также до упора), т.е. в исходном состоянии губок 3 схвата.

Тогда под действием управляющего, воздействия с регулирующего элемента 2 и 45 блока 4 управления привод 7 перемещения губок 3 схвата поворачивает центральное колесо 12, которое через.зубчатое колесо 13 начинает вращать торсион 15 и соответственно датчик 14 угла поворота.

Торсион 15, свободно вращаясь в подшипниках, приводит во вращение фиксатор

16, который, поворачиваясь вокруг оси торсиона, перемещается по резьбе на внутренней поверхности 22 в ту или иную сторону.

Фиксатор 16, перемещаясь, двигает за 55 обой кинематически связанный с ней полФун 19, который перемещается в корпусе 6 очувствленного схвата.

1134361

В том случае, когда сигнал с датчика 14 угла поворота торсиона, поступающий в блок 4 управления, достигнет заданной величины, обусловленной регулирующим элементом 2 блока 1, блок 4 выдает сигнал на отключение привода 7, включение муфты 8 и стопорение фиксатора 16.

Электромагнит привода 18 обесточивается и стопор 17 под действием пружины сжатия западает в канавку фиксатора 16.

После этого оператор, с помощью блока 1 формирует сигнал управления по величине усилия, который через блок 4 управления подается на привод 7 перемещения губок 3 схвата. В результате поворачиваются водило 9 дифференциального планетарного механизма и коническая шестерня 10; приводящая в движение рычажный механизм 11 и -соответственно губки 3 схвата. Губки 3 схвата перемещаются навстречу друг другу.

При этом центральное колесо 12 с внутренним зацеплением остается неподвижным, так как внешняя нагрузка на губках схвата отсутствует.

В случае соприкосновения с манипулируемым объектом движение губок 3 схвата прекращается.

За счет того, что крутящий момент от привода 7 передается на центральное колесо 12 с внутренним зацеплением, колесо 12 поворачивает входящее с ним в зацепление зубчатое колесо 13 и закручивает соединенный с ним торсион 15, При этом поворачивается вал датчика 14 угла поворота торсиона и сигнал с него поступает в блок 4 управления, где происходит его сравнение с сигналом управления, поступившим с блока 1.

Когда этот сигнал достигнет величины сигнала управления, привод 7 отключается и муфта 8 односторонней передачи момента фиксирует схват в зажатом состоянии, что позволяет удерживать манипулируемый предмет схвата длительное время без посторонней энергии.

Ф

При использовании в очувствленном схвате дифференциальной волновой зубчатой передачи при установке необходимого диапазона усилий под действием управляющего воздействия с регулирующего элемента 2 и блока 4 привод 7 перемещения губок схвата начинает вращать выходной вал первой ступени редуктора 26, на котором установлен кулачковый генератор 27 волн.

Так.й к волновая передача относится к предварительно нагруженным конструкциям, То поворот гибкого колеса 29 и связанного с ним зубчатого колеса 30 жесткого колеса

31 происходит без деформации гибкого колеса 29 до тех пор, пока губки 3 захвата не сожмутся или разведутся до упора.

Затем кулачковый генератор 27 волн через подшипник качения 28 деформирует гибкое колесо 29, которое в свою очередь

1134361 взаимодействует по гребням волн с жестким колесом 31 и осуществляет свой относительный поворот, поворачивая зубчатое колесо

30, кинематически связанное с зубчатым колесом 13 торсионом 15. Дальнейшая работа устройства происходит в описанном порядке.

Оператор с помощью блока 1 формирует управляющий сигнал по величине усилия, который из блока 4 управления подается на привод 7 перемещения губок 3 схвата.

Кулачковый генератор 27 через гибкий подшипник качения 28 деформирует гибкое колесо 29, которое, взаимодействуя с жестким колесом 31, сообщает ему поворот. Связанная с жестким колесом 31 коническая шестерня 10, приводит в движение рычажный механизм 11 и, соответственно губки 3 схвата.

При этом зубчатое колесо 30, связанное с гибким колесом 29, остается неподвижным, так как внешняя нагрузка на губках 3 схвата отсутствует, а силы, связанные с деформированием гибкого колеса генератором, незначительны.

В случае соприкосновения с манипули. руемым объектом, движение губок 3 схвата прекращается, крутящий момент от привода 7 при неподвижном жестком колесе 31 передается на гибкое колесо 29 и, соответственно на зубчатое колесо 30, которое поворачивает входящее с ним в зацепление зубчатое колесо 13 и закручивает соединенный с ним торсион 15. Дальнейшая работа устройства происходит ана» логично описанному.

Применение предлагаемого схвата значительно расширяет функциональные возможности манипулятора или робота, повышает точность развиваемых губками схвата усилий и расширяет их диапазон.

Предлагаемый схват с одинаковой надежностью может захватывать массивные и хрупкие детали, как за наружную, так и внутреннюю поверхности.

Редактор Т. Парфенова

Заказ 9854/12

Составитель Ф. Майоров

Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Тираж !050 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и от крытий

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

Филиал ППП Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4