CS242486B1

CS242486B1 - Space-flexible cell mechanism

Info

Publication number: CS242486B1
Application number: CS842556A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Jurec; Pavol Snopek
Original assignee: Ladislav Jurec; Pavol Snopek
Priority date: 1984-04-03
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1986-05-15
Also published as: CS255684A1

Abstract

Vynález sa týká priestorovo ohybného článkového mechanizmu s hydraulickým pohonom, určeného predovšetkým pre stavbu různých manipulačných zariadení, priemyselných robotov a manipulútorov. Pozostáva z reťazca kíbov, navzájom postupné pospájaných hydraulickými váhadlami a z hnacej hydraulickej jednotky napojenej samostatnými prívodmi z lineárnych hydromotorov na jednotlivé hydraulické váhadla. Samotný kíb článkového reťazca pozostáva z dvoch dosiek, medzi ktorými sú do seba zapadajúce gulové plochy navzájom kízne výkyvné, pričom došky sú spojené hydraulickými váhadlami. Tieto došky sú súčasne aj doskami susedných kíbov článkového mechanizmu. Hydraulické váhadlo tvoria dva válce přepojené navzájom z jednej strany přepojovanou trubicou a z druhej strany sú přívody hydraulického média od rozvádzača. Hnacia hydraulická jednotka pozostáva zo sústavy lineárnych hydromotorov, poháňaných hnacou skrutkou od elektromotora. Na hnaciu skrutku je napojený inkrementálny snímač odmeriavania pootáčania skrutky, ktorý je taktiež napojený na riadiaci systém.The invention relates to a spatially flexible articulated mechanism with a hydraulic drive, intended primarily for the construction of various handling devices, industrial robots and manipulators. It consists of a chain of joints, successively interconnected by hydraulic rockers and a driving hydraulic unit connected by separate inlets from linear hydraulic motors to individual hydraulic rockers. The articulated chain joint itself consists of two plates, between which interlocking spherical surfaces are mutually slidingly swingable, while the plates are connected by hydraulic rockers. These plates are simultaneously also the plates of adjacent joints of the articulated mechanism. The hydraulic rocker is formed by two cylinders interconnected by a connecting tube on one side and by hydraulic medium inlets from the distributor on the other side. The driving hydraulic unit consists of a system of linear hydraulic motors, driven by a drive screw from an electric motor. An incremental sensor for measuring the rotation of the screw is connected to the drive screw, which is also connected to the control system.

Description

Vynález sa týká priestorovo ohybného článkového mechanizmu s hydraulickým pohonom, určeného predovšetkým pre stavbu roznych manipulačných zariadení, priemyselných robotov a manipulátorov.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spatially flexible hydraulic drive articulated mechanism, primarily intended for the construction of various handling equipment, industrial robots and manipulators.

Doteraz známe článkové mechanizmy sú riešené ako postupné zapojenia kíbov za sebou. Jednotlivé klby sú výklopné v jednej rovině a sú navzájom voči sebe pootočené o 90°. Vyklápanie kíbov je poháňané od samostatných elektrických servomotorov.The articulated mechanisms known so far are designed as sequential joints of the joints. The individual joints are tilting in one plane and are rotated 90 ° to each other. The tilting of the joints is driven by separate electric servomotors.

Mechanizmy riešené uvedeným spůsobom majú svoje nevýhody hlavně v stavebnej dížke, pretože až dvojica jednotlivých článkov umožňuje zabezpečit priestorový ohyb. Iné druhy článkových mechanizmov sú ohybné len v jednej rovině. Jednotlivé články sú naklapané servomotormi, připadne iným sposobom, napr. plněním pneumatických vankúšov, čo je ovšem nedostatočne riaditelné.Mechanisms solved by this method have their disadvantages mainly in the construction length, because up to two individual links allow to ensure spatial bending. Other types of link mechanisms are flexible in one plane only. Individual cells are clipped by servomotors, eventually in other ways, eg. filling the air cushions, which, however, is insufficiently controllable.

Uvedené nedostatky článkových mechanizmov odstraňuje priestorovo ohybný článkový mechanizmus s hydraulickým pohonom podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že pozostáva z reťazca kíbov, navzájom postupné pospájaných hydraulickými váhadlami a z hnacej hydraulické] jednotky napojenej samostatnými prívodmi z lineárnych hydromotorov na jednotlivé hydraulické váhadla.The aforementioned drawbacks of the articulated mechanisms are overcome by the spatially flexible hydraulic articulated mechanism according to the invention, which consists of a chain of joints connected successively by hydraulic balancers and a driving hydraulic unit connected by separate inlets from linear hydraulic motors to individual hydraulic balancers.

Samostatný klb článkového reťazca pozostáva z dvoch dosiek, ktoré sú vo východzej priamej polohe navzájom rovnoběžně postavené proti sebe, medzi nimi sú do seba zapadajúce gulové plochy, konkávna a konvexně navzájom klzne výkyvné, pričom došky sú spojené hydraulickými váhadlami, ktoré sú minimálně dve a sú na doškách rozmiestnené súmerne k osi a súmerne vzhladom na seba.The separate link of the link chain consists of two plates which are parallel to one another in an initial straight position, interlocking spherical surfaces, concave and convexly sliding relative to each other, with the thatch being connected by at least two hydraulic weighing scales. placed on thatch, symmetrical to the axis and symmetrical to each other.

Tieto došky sú súčasne aj doskami susedných kíbov článkového mechanizmu a hydraulické váhadla sú na nich uchytené výkyvné v kíboch. Hydraulické váhadlo tvoria dva válce, opatřené piestom, naplněné médiom z oboch stráň, přepojené navzájom z jednej strany valcov v krajnej polohe prepojovacou trubicou a z druhej strany valcov sú přívody hydraulického média od rozvádzača.At the same time, these thatch plates are the plates of adjacent articulated joints and the hydraulic weighing devices are pivoted in the articulated joints. The hydraulic weighing machine consists of two cylinders, provided with a piston, filled with medium from both sides, interconnected from one side of the cylinders in the extreme position by a connecting tube and on the other side of the cylinders there are hydraulic fluid inlets from the distributor.

Hnacia hydraulická jednotka pozostáva zo sústavy lineárnych hydromotorov upevněných v pevnom ráme, ktorých výsuvné piestne tyče sú spojené s pohyblivou přírubou vedenou vo vedeniach, kde příruba slúži ako matica hnacej skrutky, poháňanej od elektromotora cez převodovku, pričom lineárny hydromotor je prívodmi napojený cez rozvádzač na hydraulické váhadlo.The driving hydraulic unit consists of a set of linear hydraulic motors mounted in a fixed frame, whose extendable piston rods are connected to a movable flange guided in guides, where the flange serves as a nut of a driving screw driven from the electric motor through the gearbox. Walking Beam.

Každému lineárnemu hydromotoru je priradené hydraulické váhadlo a rozvádzač, pričom tieto prvky sú navzájom pospájané a vytvárajú uzavretú hydraulická sústavu. Na hnaciu skrutku je napojený inkrementálny snímač odmeriavania pootáčania skrutky, ktorý je taktiež napojený na riadiaci systém, ktorý podlá napočítaných inkrementov pootáčania riadi prepínanie jednotlivých rozvádzačov hydraulických váhadiel.Each linear hydraulic motor is associated with a hydraulic weighing device and a distributor, these elements being interconnected to form a closed hydraulic system. An incremental screw-in metering sensor is connected to the drive screw, which is also connected to a control system which controls the switching of the individual hydraulic balance switchgear according to the counted rotation increments.

Nový a vyšší účinok vynálezu spočívá v tom, že priestorovo ohybný článkový mechanizmus podlá vynálezu umožňuje zaujatie presnej polohy v obmedzenom priestore pri minimálnej konštrukčnej stavebnej dížke a v možnosti dosiahnuť požadovaná polohu koncového člena v priestorovom otočení o lubovolný uhol v závislosti na počte kíbov článkového mechanizmu.A new and higher effect of the invention is that the spatially flexible link mechanism according to the invention allows for an accurate positioning in a limited space with minimal constructional length and the possibility of achieving the desired position of the end member in spatial rotation by any angle depending on the number of joints.

Vynález je ďalej objasněný na přiložených obrázkoch, kde na obr. 1 je znázorněné principiálně riešenie priestorovo ohybného článkového mechanizmu s tromi klbmi článkového reťazca. Na obr. 2 je znázorněný principiálny nákres kíbu článkového mechanizmu. Na obr. 3 je schematický nákres jedného hydraulického váhadla s lineárnym hydromotorom a rozvádzačom. Na obr. 4 je principiálny nákres hnacej hvdraulickei jednotky.The invention is further elucidated in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows in principle a solution of a spatially flexible link mechanism with three links of the link chain. In FIG. 2 is a schematic diagram of a joint of a link mechanism. In FIG. 3 is a schematic diagram of one hydraulic balance with a linear hydraulic motor and a distributor. In FIG. 4 is a schematic diagram of a driving hydraulic unit.

Na obr. 1 a obr. 2 je znázorněné principiálně riešenie priestorovo ohybného článkového mechanizmu s tromi klbmi článkového reťazca a nákres jedného kíbu článkového mechanizmu. Priestorovo ohybný článkový mechanizmus s hydraulickým pohonom pozostáva z kíbov 1, 2, 3 článkového reťazca navzájom postupné pospájaných hydraulickými váhadlami 4.In FIG. 1 and FIG. 2 shows in principle a solution of a spatially flexible link mechanism with three links of the link chain and a drawing of one joint of the link mechanism. The spatially flexible linkage mechanism with hydraulic drive consists of the articulated link joints 1, 2, 3 successively connected by hydraulic balances 4.

Klb 1 článkového reťazca pozostáva z dvoch dosiek 8, 9, vo východzej priamej polohe navzájom rovnoběžně postavených proti sebe. Na doškách 8, 9 sú uchytené do seba zapadajúce segmenty 10, 11, ktoré májů gulové klzne plochy, segmenty 10 klznu plochu konkávu a segment 11 klznu plochu konvexnú.The link articulated joint 1 consists of two plates 8, 9, in a straight forward position parallel to each other. The interlocking segments 10, 11, which have spherical sliding surfaces, the segments 10 a concave sliding surface and the segment 11 a convex sliding surface, are attached to the thatchs 8, 9.

Na týchto plochách sú segmenty 10, 11 navzájom výkyvné uložené. Došky 8, 9 sú navzájom spojené súmerne rozmiestnenými hydraulickými váhadlami 4, ktoré sú minimálně dve na jednom kíbe. Postupné došky 8, 9 sú súčasne doskami dalších kíbov 2, 3 článkového reťazca. Hydraulické váhadla 4 sú na doškách 8, 9 uchytené vo výkyvných kíboch 13, 14.On these surfaces, the segments 10, 11 are pivoted relative to one another. The sashes 8, 9 are connected to each other by symmetrically spaced hydraulic balances 4, which are at least two on one joint. The successive thatch 8, 9 are at the same time the plates of the other articulated 2, 3 link chains. The hydraulic balances 4 are mounted on the thatch 8, 9 in the pivoting joints 13, 14.

Na obr. 3 je schematický nákres jedného hydraulického váhadla 4 s lineárnym hydromotorom 7 a rozvádzačom 21. Hydraulické váhadlo tvoria dva válce 15, 16, opatřené piestom 17, 18, naplněné médiom 19 z oboch stráň, přepojené navzájom z jednej strany valcov prepojovacou trubicou 20 a z druhej strany valcov sú přívody 8 hydraulického média 19 od rozvádzača 21.In FIG. 3 is a schematic drawing of one hydraulic balance 4 with a linear hydraulic motor 7 and a distributor 21. The hydraulic balance consists of two cylinders 15, 16 provided with a piston 17, 18 filled with medium 19 from both sides connected to each other by a connecting tube 20 and the other the cylinders are the inlets 8 of the hydraulic medium 19 from the distributor 21.

Na obr. 4 je principiálny nákres hnacej hydraulickej jednotky 5, ktorá pozostáva zo sústavy lineárnych hydromotorov 7, upevněných v pevnom ráme 22, ktorých výsuvné piestne tyče 23 sú spojené s pohyblivou přírubou 24, vedenou vo vedeniach 25. Příruba 24 slúži ako matica hnacej skrutky 26, ktorá je poháňaná od elektromotora 27 cez převodovku 28.In FIG. 4 is a schematic diagram of a driving hydraulic unit 5, which consists of a set of linear hydraulic motors 7 mounted in a fixed frame 22, whose sliding piston rods 23 are connected to a movable flange 24 guided in guides 25. The flange 24 serves as a drive screw nut 26 it is driven from the electric motor 27 via a transmission 28.

Lineárny hydromotor 7 je prívodmi 6 napojený cez rozvádzač 21 na hydraulické váhadlo 4, čo je zobrazené na obr. 3. Každému lineárnemu hydromotoru 7 zo sústavy je priradené jedno hydraulické váhadlo 4 a rozvádzač 21, pričom tieto prvky sú navzájom pospájané a vytvárajú uzavretú hydraulickú sústavu.The linear hydraulic motor 7 is connected via inlets 6 via a distributor 21 to a hydraulic balance 4, which is shown in FIG. 3. Each linear hydraulic motor 7 of the assembly is associated with one hydraulic weighing device 4 and a distributor 21, these elements being interconnected to form a closed hydraulic assembly.

Na hnaciu skrutku 26 je napojený inkrementálny snímač 29, ktorý odmeriava pootáčanie hnacej skrutky 26 a je zapojený na riadiaci systém, ktorý podía napočítaných inkrementov pootáčania riadi prepínanie jednotlivých rozvádzačov 21 hydraulických váhadiel 4.An incremental encoder 29 is connected to the drive screw 26, which measures the rotation of the drive screw 26 and is connected to a control system which controls the switching of the individual hydraulic balance switch valves 21 according to the calculated rotation increments.

Priestorovo ohybný článkový mechanizmus spuštěním elektromotora 27 a riadiaceho systému, ktorý vyhodnocuje inkrementy pootočenia hnacej skrutky 26 a podía stanoveného programu postupné přepíná jednotlivé rozvádzače 21 do polohy pre plnenie hydrauliky do váhadiel 4. Po dosiahnutí daného stavu rozvádzače 21 sa opat přepnu do unlovej polohy.The spatially flexible link mechanism by lowering the electric motor 27 and the control system, which evaluates the rotations of the drive screw 26 and according to a predetermined program, gradually switches the individual directional valves 21 into the hydraulic filling position.

Claims

5 242486 which is pivoted from the electric motor 27 through the gearbox 28. The linear hydraulic motor 7 is connected to the hydraulic hose 4 via a manifold 21, which is shown in FIG. 3. Each hydraulic motor 7 from the set is assigned a hydraulic balance 4 and a switchgear 21 , these elements being interconnected and forming a closed hydraulic system. An incremental sensor 29 is connected to the drive screw 26, which measures the rotation of the drive screw 26 and is connected to a control system which, according to the counting steps, controls the switching of the individual distributors 21 of the hydraulic solenoids. a control system which evaluates the increments of the rotation of the drive screw 26 and of the program in question, sequentially switching the individual distributors 21 to a position for filling the hydraulics into the balances 4. Upon reaching a given state of the distributor 21, it is switched to the unused position. OBJECT

Claims 1. A space-actuated articulated mechanism with a hydraulic drive, characterized in that it comprises links (1, 2, 3) of a link-up chain connected to one another by hydraulic balancers (4) and connected to the drive hydraulic unit (5). with separate feeders (6j from linear hydromotors (7) to individual hydraulic pullers (4).

2. A flexurally flexible cell mechanism according to claim 1, characterized in that the link chain (1) consists of two plates (8, 9), in the direct straight position parallel to each other, between which the spherical surface segments fit together. , the concave (10) and the convex (11) sliding relative to one another, wherein the docks (8, 9) are connected by hydraulic levers (4), which are at least two and disposed on the plates (8, 9) the axes (8, 9) being part of the plates of the other link chain joints (2, 3) and the hydraulic balance (4) being fixed to them in a pivoting manner in kicks (13,14).

2. A space-flexible articulated mechanism according to clauses 1 and 2, characterized in that the hydraulic balance (4) comprises two cylinders (15, 16) provided with a piston (17, 18) filled with medium (19) from both sides, interconnected with each other. one side of the rollers in the extreme YNALEZ position by the interconnecting tube (20) and from the other side of the rollers are the inlets (6) of the hydraulic medium (19) from the distributor (21).

4. The flexurally flexible cell mechanism according to claim 1, characterized in that the firing hydraulic unit (5) consists of a system of linear hydraulic motors (7) fixed in a fixed frame (22) whose retractable piston rods (23) are connected to a movable a flange (24) guided in the conduits (25), wherein the flange (24) serves as a drive screw (26) driven by the e-lecturer (27) via the gearbox (28), the linear motor ( 7) is connected to the hydraulic balancer (4) via the manifold (21) via the inlets (6).

5. A flexible flexible cell mechanism as claimed in claim 1, wherein each hydraulic hydraulic motor (7) is provided with a hydraulic balance (4) and a distributor (21), said elements being interconnected to form a closed hydrant. -hydraulic system.

6. A space-flexible cell mechanism according to clauses 1, 4 and 5, wherein an incremental rotary encoder (29) for rotating the drive screw (26) is connected to the drive screw (26), which is also connected to the control system. which podium of the incremental increments controls the switching of the individual distributors (21) of the hydraulic balances (4). 4 sheets of drawings