Манипулятор модульного типа
Иллюстрации
Реферат
Использование: автоматизация вспомогательных операций в машиностроении. Сущность изобретения: манипулятор модульного типа состоит из основания, захвата и модулей перемещений, каждый изкоторых включает корпус, направляющую и выходное звено с приводом его перемещения в виде двигателя, размещенного на корпусе, гибкий передачи и двух зубчатореечных передач, рейки которых смонтированы соответственно на корпусе и на выходном звене модуля, а зубчатые колеса сблокированы на одном валу, жестко связанном с гибким элементом гибкой передачи, опорные элементы которой размещены соответственно на выходном валу двигауеля и на корпусе этого модуля. Причем корпус каждого модуля жестко связан с выходным звеном предыдущего модуля. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ байр,ц
Пауенуна у. „" 4 Ul
О (21) 4844269/08 (22) 04,04.90 (46) 15.11.92. Бюл. N. 42 (71) Белорусский политехнический институт (72) И.П.Филонов и И.П.Петриковец (56) Авторское свидетельство СССР
N 1558663, кл, В 25 J 9/08, 1988. (54) МАНИПУЛЯТОР МОДУЛЬНОГО ТИПА (57) Использование: автоматизация всйомогательных операций в машиностроении.
Сущность изобретения: манипулятор модульного типа состоит из основания, захвата и модулей перемещений, каждый из
Изобретение относится к манипуляторам и может быть использовано в машиностроениии.
Известен манипулятор, содержащий вертикальную поворотную стойку, механическую руку с захватом и приводной электродвигатель.
Недостатком известного манипулятора являются повышенные динамические нагрузки в узлах и звеньях манипулятора из-за громоздкости и сложности приводов, которые ведут к снижению надежности и повышению энергопотребления за счет увеличения длины кинематических цепей привода, Известен манипулятор, содержащий вертикальную поворотную стойку, механическую руку с захватом и приводной электродвигатель. который обладает теми же недостатками, что и вышеприведенный.
Известен также манипулятор, содержащий портал, на котором с помощью направ. Ы 1775289 А1 (я)ю В 25 J,9/08//В 25 J 9/02 которых включает корпус, направляющую и выходное звено с приводом его перемещения в виде двигателя, размещенного на корпусе, гибкой передачи и двух зубчатореечных передач, рейки которых смонтированы соответственно на корпусе и на выходном звене модуля, а зубчатые колеса сблокированы на одном валу, жестко связанном с гибким элементом гибкой передачи, опорные элементы которой размещены соответственно на выходном валудвигателя и на корпусе этого модуля. Причем корпус каждого модуля жестко связан с выходным звеном предыдущего модуля, 3 ил. ляющих последовательно расположены продольная, поперечная и вертикальная каретки и трособлочную систему с противовесами, блоки которой смонтированы на портале и каретках и выполненную в виде двух тросов. один конец каждого из которых закреплен на портале, а другой — на соответствующем противовесе, при этом один трос последовательно охватывает блоки поперечной и вертикальной кареток, а другой— блоки поперечной каретки.
Известное техническое решение требует наличие приводов, имеющих большое количество звеньев. Это связано с тем, что в основу конструкции положены традиционные механизмы, не позволяюшие обзспечить большое передаточное отношение.
При этом передаточные vt исполнительные механизмы отличаются кинематическими связями, учитывающими последовательное соединение традиционных механизмов, преобразующих вращательное движение
1775289
55 двигателя в поступательное выходнв о звена манипулятора, Кинетическая энергия.
i ëêàïëèâeeìeí такими кинематическими цепями, ограничивает воэможности манипулятора па части его быстродействия и увеличлвает погрешности позиционироваНаиболее близким по технической сущности к заявляемому, является манипулятор модульного типа, содержащий последовательно соединенные модули перемещений, первый из которых связан с основанием, а последний — с захватом, причем каждый из модулей включает в себя корпус и привод перемещения и стыковочные элементы, в котором с целью расширения технологических воэмо>кностей за счет обеспечения инвариантности компоновок, в корпусе каждого модуля перемещения во взаимно перпендикулярных плоскостях выполнены отверстия, а стыковочные элементы выполнен в виде штанг, установленных в отверстия корпусов смежных модулей посредством введенных втулок, причем корпус одного из смежных модулей перемещений установлен с возможностью перемещения вдоль этих штанг, при этом привод перемещения каждого модуля выполнен в виде зубчато-реечной передачи и силового цилиндра, корпус которого смонтираван на корпусе модуля. а шток жестко связан с рейкой зубчато-реечной передачи, Однако указанный манипулятор в качестве модулей включает в себя механизмы отличаю циеся псстоянным передаточным отношением, для изменения которого при переналадке манипулятора требуется большой набор звеньев и понижающих редуктаt>Q B.
Манипулятор кроме электромеханических связей включает в себя и силовые цилиндры, т,e. поступательное перемещение модулей осуществляется с использованием саеды под давлением, что, естественно, усложняет его конструкци1а, а регулирование скорости перемещения связано с трудностямл, арактерными для силовых цилиндров. Аналогично можно сказать и о реверсировании движения. Зти недостатки манипулятора сказываются на усложнении его конструкции и снижении надежности, Следует падчеакнуть. чта модульность и инвариантность компоновок с целью расширения технологических возможностей манипулятора реализуется в нем большим каапчеством промежуточных звеньев. а увеличение зоны обслу>кивания ограничено, так как расширение ее связано со значительным увеличением габаритов манипулятора, материалоемкости его и снижением надежности.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения зоны обслуживания.
Поставленная цель достигается тем, что корпус каждого модуля перемещения снабжен направляющей, а привод перемещения выходного звена каждого модуля выполнен в виде двигателя, смонтированного на корпусе, а также гибкой пер дачи и двух зубчато-реечных передач, зубчатые рейки которых смонтированы соответственно на корпусе и на выходном звене модуля, причем это звено установлено на направляющей корпуса этого же модуля, а зубчатые колеса передач сблокированы на одном валу, жестко связанном с гибким элементом гибкой передачи, опорные элементы которой размещены соответственно на выходном валу двигателя и на корпусе этого модуля, На фиг,1 изображен манипулятор модульного типа, общий вид; на фиг.2 — вид по оси Хо на фиг,1; на фиг.3 — вид по оси У> на фиг,1, Манипулятор модульного типа обладает тремя степенями подвижности, т.е. тремя обобщенными координатами, реализующими движение вдоль взаимно перпендикуля рных осей ХоУоЕо, содержит, установленный на станине (корпус) 1 двигатель 2 (М1), на выходном валу которого установлено приводное звено 3 трособлочной системы, бесконечный ремень (цепь) 4 которой связан с блоком 5, установленным с воэможностью вращения на неподвижной рейке 6, связанной жестко со станиной 1, 8 палзуне 7, установленном с вазможностью движения вдоль направляющей станины 1, установлен с воэможностью вращения вал
8, на котором жестко закреплен блок зубчатых колес 9 и 10, которые отличаются между собой на незначительное число зубьев (на незначител ьную величину диаметра), Одна из шестерен 9 входит в зацепление с неподвижной рейкой 6, а вторая шестерня 10 входит в зацепление с рейкой 11, установленной с возможностью поступательного движения в направляющей станины 1 (зубья реек и шестерен условно не показаны), Описанный привод обеспечивает продольное перемещение (вдоль оси Х>)
Sx,, С подвижной рейкой 11 жестко связан (установлен неподвижно) портал 12, (корпус второго) на котором установлен двигатель
13 (М2), на выходном валу которого установлено приводное звено 14 трособлочной системы, бесконечный ремень (цепь) 15
1775289
10
50 которой связан с блоком 16, установленным с возможностью вращения в портале 12. С порталом 12 жестко связана рейка 17, а подвижная рейка 18 установлена с возма>кностью поступательного движения в направляющей 19 портала 12, На той же направляющей 19 с другой стороны портала установлен ползун 20, в котором с возможностью вращения установлен вал 21, на котором жестко закреплен блок зубчатых колес 22 и 23 отличающийся между собой на незначительное число зубьев (на незначительную величину диаметра), Одна из шестерен 22 входит в зацепление с рейкой 17, а вторая шестерня 23 входит в зацепление с рейкой 18, установленной (как указано выше) с вазможностью поступательного движения в направляющей 19 портала 12, Зубья реек и шестерен условно не показаны.
Описанный привод обеспечивает вертикальное перемещение (вдаль оси Z>) Sz
С подвижной рейкой 18 жестко связана поперечина 24 (корпус третьего), на которой установлен двигатель 25 (МЗ), на выходном валу которого установлено приводное звено
26 трособлочной системы, бесконечный ремень (цепь) 27 которой связан с блоком 28, установленным с возможностью вращения в поперечине 24. С поперечиной 24 жестка связана рейка 29, а в направляющей 30 поперечины установлена с возможностью движения подвижная рейка 31. На — àé же направляющей 30 с другой стороны поперечины установлен ползун 32, в котором с возможностью вращения установлен вал
33, на котором жестко закреплен блок зубчатых колес 34, 35 отличающихся между собой на незначительно число зубьев (на незначительную величину диаметра), Одна из шестерен 34 входит в зацепление с рейкой 29, а вторая шестерня 35 входит в зацепление с рейкой 31, на которой установлен схват 36 манипулятора, а сама рейка установлена (как указано BbILUG) с возможностью поступательного движения в направляющей 30 поперечины 24.
Зубья реек и шестерен условно не показаны.
Описанный привод обеспечивает поперечное перемещение (вдоль аси Ус), S>,.
Для устойчивости манипулятора портал 12 имеет выносную опору, образующую поступательную кинематическую пару (не показанную на чертеже) со станиной 1.
Манипулятор модульнога типа работает следующим образом.
Реверсивный двигатель 2 (M1) вращает приводное звено 3, которое передвигает бесконечный ремень (цепь) 4 и установлен ный на нем вал 8 блока зубчатых колес 9 v
10, причем шестерня 9 перекатывается па неподвижной рейке 6, а шестерня 10, при этом, перемещае1 подвижную рейку 11 вместе с порталом 12 вдаль аси Х„. Получаег.i продольное перемещение.
Реверсивный двигатель 13 (M2) вращает приводное звено 14, которое передвигает бесконечный ремень (цепь) 15 и установлен ный на нем вал 21 блока зубчатых колес 22 и 23, причем шестерня 22 перекатывается по неподвижной рейке 17 портала 12, а шестерня 23, при этом, перемегцает подвижную рейку 18 вместе с поперечиной 24 вдоль оси Zp. Получаем вертикальное перемещение, Реверсивный двигатель 25 {МЗ) вращает приводное звено 26, которое передвигает бесконечный ремень (цепь) 27 и установленный на нем вал 33 блока зубчатых колес 34 и 35, причем шестерня 34 перекатывается по неподвижной рейке 29 поперечины 24, а шестерня 35 при этом перемещает подвижну а рейку 31 вместе с схватам 36 вдоль оси
Уо.
Получаем поперечное перемещение.
Портал 12 для устойчивости манипулятора имеет выносную опору, образующую поступательную кинематическую пару (не показанную на чертеже) са станиной 1, Предлагаемое техническое решение в отличие аттехническсга решения принятога за прототип, хотя и имеет общность в части инвариантнасти компоновки, в качестве модулей включает в себя механизмы отличающиеся большим диапазоном изменения передаточного отношения, который (диапазон) может быть реализован минимальным количеством звеньев без понижающих редукторов.
Предлагаемый манипулятор. при одна>кды выбранной постоянной длине его звеньев, может сбслужить определенное пространство, а в нем — доставить схват в любую точку, без значительного увеличения длины звеньев в силу более простой конструкции в сравнении с прототипом и того, чта вкл ачает в себя талька электрамеханические связи, В манипуляторе отсутствуют силовые цилиндры, т.е. поступательное движение вдоль асей координат и регулирование скорости его не связаны с использован:,-;ем энергии среды под давлением, В этой части, надо полагать, чта надежность предлагаемого технического решения будет выше в сравнении с прототипом и конструкция ега будет проще, а модульность и инвариантность компоновок реализуется
1775289 меньшим количеством промежуточных
"-eee ea, Оно отличается однотипностью передаточных и исполнительных механизмов, положенных в основу манипулятора, при этом передаточные и исполнительные механизмы объединены новыми связями, позволяющими существенно сократить длины кинематических цепей путем подбора звеньев и сочетания механизмов, преобразующих вращательное движение в поступательное, а также их взаимного относительного расположения.
Предлагаемый манипулятор, несмотря на кажущуюся неустойчивость, легко превращается в устойчивый, если, как указано выше. снабдить его выносной опорой портала (не показана), образующей поступательную кинематическую пару со станиной, Формула изобретения
Манипулятор модульного типа, содержащий основание, захват и модули перемещений, каждый из которых включает корпус и выходное звено с приводом его перемещения, причем корпус жестко связан с выходным звеном предыдущего модуля, о т л и ч а5 ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения зоны обслуживания, корпус каждого модуля перемещения снабжен направляющей, а привод перемещения вы10 ходного звена каждого модуля выполнен в аиде двигателя, смонтированного на корпусе, а также гибкой передачи и двух зубча ореечных передач, зубчатые рейки которых смонтированы соответственно на корпусе и
15 на выходном звене модуля, причем это звено установлено на направляющей корпуса этого же модуля, а зубчатые колеса передач сблокированы на одном валу, жестко связанном с гибким элементом гибкой переда20 чи, опорные элементы которой размещены соответственно на выходном валудвигателя и на корпусе этого модуля.
1775289
1775289
Составитель И,Петриковец
Техред М,Моргентал Корректор С,Патрушева
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 4013 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьпиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5