Модульный манипулятор

Модульный манипулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респ ов952578(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.09.80 (21) 2978435/25-08 (51) М. Кл.з с присоединением заявки ¹

В 25 J 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230882. Бюллетень №31

t$3) УДК б2-229. .72(088.8) Дата опубликования описания 23.08 ° 82 (72) Авторы изобретения

Б.Г.Аветиков, С.В.Груздев, О.Б.Корытко и Б.Г.Савин

1;:

Особое конструкторское бюро технической кирернетики

Ленинградского политехнического институт им. М.И.Калиттина (71) Заявитель (54) МОДУЛЬНЫЙ МАНИПУЛЯТОР

Изобретение относится к машиностроению, а именно к промааленным работам.

-Известен модульный манипулятор, содержащий основание, механизм ста.— тического уравновешивания звеньев манипулятора, а также захватное устройство и набор поступательных и .вращательных модулей степей подвижности, соединенных между собой унифицированными крепежными элементами (.11

Недостатком известного модульного манипулятора является сложность -конструкции модуля подъема.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Эта цель достигается тем, что основание выполнено в виде модульных плиты, упорной рамки и полиспаст— ного устройства, а механт;м уравно-. вешивания — в виде набора модулейуравиовешивателей, установленных на плите основания и связанных концами сноими с Дпорной рамкой.

На фиг. 1 изображен модульный ма-, нипулятор первого варианта; на фиг. 2 — то же, кинематическая схема> на фиг. 3 - разрез A-A на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 — модуль-уравновешиватель; общий вид; на фиг . б — сечение В-В на фйг. 5; на фиг. 7 - модуль-блок, общий вид; на фиг. 8 — сечение Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 — резьбовой крепежный элемент; на фиг. 10 †.поступательный модуль, общий вид; на фиг. 11 — конструкция .модульного ма1:p. нипулятора второго варианта; на фиг. 12 — то .же, кинематическая схема; на фиг. 13 — разрез Д-Д на фиг. 11.

Модульный манипулятор содержит вращательные 1 и поступательные 2 и

3 модули; соединенные а помощью резьбовых крепежных элементов 4, выполненных в виде шпилек 5, на концах которых нарезаны резьбы правого и левого направления, а в средней части расположеиа подвижная в продольном направлении втулка б. Втулка б оснащена снаружи шестигранником "под ключ" и наружными кокическими поверхностями 7 на торцах. Вертикально рас25 положенный поступательный модуль 3 идентичен типоразмеру гориэонталь ного поступательного модуля 2. Поступательный модуль 3 посредством резьбовых крепежных элементов 4 соединен с плитой, являющейся опорой всего

952578 манипулятора. На другом торце модухц -плиты 8 расположено профилированное кольцо 9, выполняющее функции основной прнналочной поверхности.

Наружный радиус кольца 9 R, ширина кольца а. В диаметрально противоположных точках кольца 9, снаружи и изнутри, имеются вырезы 10, угол раскрытия которых ранен. с .

На модуль-плите 8 установлено устройство уравновешивания, состоящее из четырех модуль-уравновешива телей 11, н которых размещена пружина 12, но может быть использован пненмоцилнндр или гидроцилиндр. Модуль-ураннонешинатель 11 содержит, кромв пружины 12, кронштейн 13, в котором одним концом закреплена стойка 14. На другом конце стойки

14 установлен ограничитель 15. Меж- ду ограничителем 15 и кронштейном

13 размещена пружина 12 и линейно подвижная каретка 16, оснащенная упором 17. Кронштейн 13 и упор 17 оснашоны ответными приналочными поверхностями, ныполненными в виде паза 18 с заплечиками 19. Внутренняя вертикальная сторона 20 паза 18 расточека по радиусу R, а ширина паза

18 равна а. Углы тел кронштейна 13 и упора 17, измеренные в горизонтальной плоскости, равны с . Таким образом, основная привалочная поверх ность янлявтСя поверхностью, схнатынаемой по посадке ответной привалочной поверхностью.

На модуль-плите 8 установлены, например, шесть модуль-блоков 21, составляющих вместе с тросами 22 и с другими шестью модуль-блоками 21, установленными на модуль упорной рамке 23, модульное полиспастиое устройство. Модуль-блок 21 представляет собой кронштейн 24, на котором установлен шкив 25. Угол тела кронштейна 24, измеренный в горизонтальной плоскости, равен о . Кронштейн

24 оснащен ответной привалочной поверхностью, выполненной в виде паза

18, .внутренняя вертикальная сторона 20 которого имеет радиус К, а шири на паза 18 а. Ось шкива 25 развернута на некоторый .угол, зависящий от диаметра шкива 25 и размера угла

d. кронштейна 24, обеспечивающий тросам 22, при последовательном схвате шкивов 25 всех модуль-блоков

21, отсутствие скольжения по ручьям шкивон 25. Модульная упорная рамка

23 выполнена в виде кольца 9, наруж ный радиус которого R„ ширина а. В диаметрально противоположных точках упорной рамки 23 сделаны вырезы 10, угол раскрытия которых oL . .Выходное (подвижное) звено 26 поступательного модуля 3 соединено с одним концом тросов 22, которые затем последовательно охватывают свои группы шкивов

25 верхних и нижних модуль-блоков 21.

Поступательный исполнительный модуль 3 имеет неподвижный корпус 27, оснащенный двумя поясами 28 и 29 опор качения (по три подшипника в поясе под углом в 120О друг к другу), в которых может поступательно двигаться, т.е. имеет одну степень подвижности, выходное звено 26. На выходном звене 26, вдоль его оси, прикреплена зубчатая рейка 30, в зацеплении с которой находится шестерня

31, связанная с двигателем 32 при помощи редуктора 33. Шестерня 31, 15 двигат "ь 32 и редуктор 33 установлены н неподвижном корпусе 27 поступательного исполнительного модуля 3.

Модульный манипулятор второго варианта (фиг.11), в общем случае, 1 содержит те же элементы (модули), что и модульный манипулятор первого варианта. В качестве примера модульуравновешиватель 34 в этом манипуляторе выполнен на основе пненмоцилиндра. Выходной упор 35 модульуранновешивателя 34 закреплен на штоке 36 пненмоцилиндра. Однако существенное различие модульных манипуляторон первого и второго вариантов состоит но взаимных связях входящих в манипуляторыузлов. Вмодульном манипуляторе второго варианта на модульплите 8 и модульной упорной рамке 23 также размещено по шесть модуль-блоков 21. Однако тросы 22, зафиксиро35 ванные одним концом на модуль-плите

8, после последовательного схвата . шкивов 25 верхних и нижних модульблоков 21, другим концом закреплены непосредственно на упорах 35 модуль4р уравновешивателей 34. Выходное звено

26 связано при помощи коромысла 37 с модульной упорной рамкой 23. Такая компоновка позволяет уравновешивать большие веса подвижных частей манипу45 ляторов, используя модуль-ypasHoseшиватель 34, имеющих большие хода штоков 36 и невысокие величины усилий на штоках 36.

Модульный манипулятор работает следующим образом.

tIo команде устройства управления поступательный модуль 3 начинает подъем выходного звена 26. К выходному звену 26 приложены три силы: вес самого звена 26 и установленных на нем вращательных модулей 1,и поступательного модуля 2 и т.п. Со стороны двигателя и механической передачи, установленных в поступательном модуле 3, на выходное звено 26 дей60 стнует движущая сила, направленная навстречу силам веса поднимаемых частей манипулятора. К нижней части выходного звена 26 в месте крепления тросов 22 приложена сила, действую65 щая н одном направлении с движущей

982878 силой, причем развивается эта сила модуль-уравновешивателями 11 и преобразовывается по величине модульным полиспастным устройством. Сила, приложенная к выходному звену 26 со стороны уравновешивающего устройства 11, в общем случае, должна быть равна весу поднимаемой части манипулятора (в некоторых случаях уравновешивающая сила выбирается равной весу поднимаемой части манипулятора плюс половина объекта манипулирования) . При такой схеме приложения сил двигатель 32 поступательного модуля 3 должен производить работу, требующуюся только для подъема объекта манипулирования.

Таким образом, установленная мощность поступательного модуля 3 сравнима по величине с установленной мощностью поступательного модуля 2, т.е. в качестве горизонтального и вертикального модулей 2 и 3 может быть использован один типоразмер (по мощности) модуля поступательной степени подвижности.

Подъем выходного звена 26 проис1ходит в расчетном режиме на всей величине хода выбранного типоразмера поступательного модуля 3. При этом каретки 16 модуль-уравновешивателей 11 переместятся на высоту, величина которой меньше, чем величина хода выходного звена 26. Однако перемещение каретки 16 определено типоразмером выбранных модуль-уравновешивателей 11. B конце хода выходного звена 26 устройство управления отключает двигатель 32 поступательного модуля 3. При опускании подъемной части манипулятора количе.ство и направление сил, приложенных к выходному звену 26, остаются такими же.

Модульный манипулятор второго варианта функционирует также, как и манипулятор первого варианта, т.е. к выходному звену 26 приложены те же три силы, которые обеспечивают в результате уравновешивание по вертикали подъемной части манипулятора.

В этом варианте в качестве модуля 3 поступательной степени подвижности может быть, как и в первом варианте манипулятора, использован один из типоразмеров модуля 2 горизонтальной степени подвижности.

Изобретение предлагает некоторое

Количество сравнительно несложных, неприводных модулей, которые могут заменить собой необходимость разработки и изготовления сравнительно сложных приводных модулей подъема, являющихся основанием манипуляторов и несущих в своей конструкции устройства уравновешивания статических масс подвижных частей модульных манипуляторов. Ввиду своего конструктивного исполнения,,предлагае10 мые модули могут быть выполнены в одном типоразмере, но за счет варьирования их количеством могут быть скомпонованы модульные манипуляторы широкой гаммы модификации.

f5 Техническое преимущество предлагаемого устройства заключается также в том, что модули поступательных степеней подвижности без переделок могут быть использованы как при вертикальном, так и при горизонтальном их расположении. Таким образом, за-. траты на эксплуатацию уменьшаются.

Конструкция модулей, их структура и способы крепления позволяют получать при компоновке модульных манипуляторов наиболее оптимальные характеристики, например, по виду использоваиия энергии для уравновешивания, причем эти характеристики достигаются простой заменой модуль— уравнОвешивателей одного вида на другой.

Формула изобретения

Модульный манипулятор, содержащий основание, механизм уравновешивания, захватное устройство и связанные между собой посредством унифициро40 ванных стыковочных элементов модули поступательных и вращательных степеней подвижностей, о т л и ч а ю—

1шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, основание выполнено

45 в виде модульных плиты, упорной о рамки и полиспастного устройства, а механизм уравновешивания — в виде модулей-уравновешивателей, установленных на плите основания и концами

5п связанных с упорной рамкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Козырев Ю.Г., Житомирский С.В., 55

Круковец Л.В. Промпаленные роботы агрегатного типа. Обзор. М., НИИМаш, 1979, с. 26-29.

952578

Ягк 3

Составитель А.Ширяева

Техред С.Мигунова Корректор M-Шаро и

Редактор И. Николайчук

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 61 73/24 Тираж 1087 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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