RU2022772C1

RU2022772C1 - Manipulator

Info

Publication number: RU2022772C1
Authority: RU
Inventors: В.Т. Загороднюк; А.Г. Булгаков; А.И. Фабриков
Original assignee: Новочеркасский политехнический институт им.С.Орджоникидзе
Priority date: 1992-01-03
Filing date: 1992-01-03
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: manipulator has vertical fixed shaft 2 with spherical surface 8 and truncated cone 11 pivotally mounted on surface 8. Cone 11 has convex upper part 12. Side surface of truncated cone 11 is in contact with roller 14 secured on short arm of boom 10. Upper arm of mechanical arm 18 of bar 19 is pivotally connected with tubular column. Mechanical arm 18 is pivotally attached to boom 10. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and enhances reliability in operation. 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях манипуляторов и роботов. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of manipulators and robots.

Известен манипулятор, содержащий основание, привод с шарнирными кривошипами, корпуса с выдвижными штангами, гибкие элементы, закрепленные на выдвижной штанге, и упругие звенья с двуплечими рычагами, кинематически связанные между собой и звеньями, а также барабаны, жестко закрепленные на основании. A well-known manipulator containing a base, a drive with articulated cranks, housings with extendable rods, flexible elements mounted on a extendable rod, and elastic links with two shoulders, kinematically connected to each other and links, as well as drums, rigidly fixed to the base.

Основным недостатком данного манипулятора являются сложность и громоздкость конструкции с многими деталями, узлами, что в свою очередь требует сложной настройки при эксплуатации. The main disadvantage of this manipulator is the complexity and cumbersome design with many details, nodes, which in turn requires complex settings during operation.

Близким техническим решением, принятым за прототип, является манипулятор, содержащий привод, основание с валом, на котором установлена опора с закрепленной рукой и схватом, ременную и червячную передачи, кулачковый механизм с роликами, контактирующими с рабочей поверхностью кулачков, гипоциклонный механизм, зубчатые передачи с зубчатым механизмом, основной и дополнительный кулачковые механизмы. A close technical solution adopted for the prototype is a manipulator containing a drive, a base with a shaft, on which a support with a fixed arm and grip is mounted, a belt and worm gear, a cam mechanism with rollers in contact with the working surface of the cams, a hypocyclone mechanism, gears with gear mechanism, primary and secondary cam mechanisms.

Данное техническое решение характеризуется наличием многочисленных конструктивных элементов, приводимых в действие червячными и ременными передачами, что в целом усложняет регулировку взаимодействия узлов и снижает надежность в работе. This technical solution is characterized by the presence of numerous structural elements driven by worm and belt drives, which generally complicates the adjustment of the interaction of nodes and reduces reliability.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности в работе. The aim of the invention is to simplify the design and increase reliability.

Это достигается тем, что манипулятор, содержащий корпус основания с неподвижной вертикальной осью, на которой надета трубчатая поворотная колонка, электродвигатель с зубчатой передачей для вращения трубчатой поворотной колонки вокруг вертикальной оси, стрелу с механической рукой, оснащенной электромагнитным захватом, снабжен устройством в виде выпуклого сверху, усеченного конуса со сквозной внутренней вертикальной прорезью, шарнирно смонтированного с возможностью контакта и фиксирования нижним основанием на шаровой поверхности верхнего конца вертикальной неподвижной оси, и ось ролика, контактирующего с боковой поверхностью усеченного конуса, жестко и перпендикулярно закреплена на малом плече шарнирно смонтированной на корпусе поворотной колонки стрелы, причем верхнее плечо шарнирно закрепленной на конце стрелы механической руки шарнирно связано концом со штангой, шарнирно связанной также вторым концом с кронштейном на поворотной колонне. This is achieved by the fact that the manipulator, comprising a base body with a fixed vertical axis, on which a tubular rotary column is mounted, an electric motor with a gear for rotating the tubular rotary column around the vertical axis, an arrow with a mechanical arm equipped with an electromagnetic grip, is equipped with a device in the form of a convex top , truncated cone with a through vertical internal slot, pivotally mounted with the possibility of contact and fixing the lower base on the ball surface the end of the vertical fixed axis, and the axis of the roller in contact with the lateral surface of the truncated cone, is rigidly and perpendicularly mounted on the small shoulder pivotally mounted on the housing of the rotary column of the arrow, and the upper arm pivotally mounted on the end of the arrow of the mechanical arm is pivotally connected with the end of the boom pivotally connected also the second end with a bracket on the swivel column.

Сравнение заявляемого технического решения с другими разработками показывает, что аналогичные конструкции известны. Однако заявляемое техническое решение обладает следующими отличительными признаками. A comparison of the claimed technical solution with other developments shows that similar designs are known. However, the claimed technical solution has the following distinctive features.

Предлагаемый манипулятор снабжен устройством в виде выпуклого сверху, усеченного конуса со сквозной внутренней вертикальной прорезью и шарнирно смонтированного с возможностью контакта, а также фиксирования нижним основанием на шаровой поверхности верхнего конца вертикальной неподвижной оси. The proposed manipulator is equipped with a device in the form of a convex from above, a truncated cone with a through vertical internal slot and pivotally mounted with the possibility of contact, as well as fixing the lower base on the ball surface of the upper end of the vertical fixed axis.

Выпуклая поверхность верхнего основания усеченного конуса обеспечивает возможность фиксирования его зажимом при отклонении в сторону от вертикали. А усеченный конус при наличии сквозной вертикальной щели может поворачиваться вокруг вертикальной оси и также отклоняться под различными углами в любую сторону с последующей фиксацией в заданном положении. The convex surface of the upper base of the truncated cone makes it possible to fix it with a clip when deviating to the side from the vertical. And a truncated cone in the presence of a through vertical slit can rotate around a vertical axis and also deviate at various angles in any direction with subsequent fixation in a given position.

Ось ролика, контактирующего с боковой поверхностью усеченного конца, перпендикулярно жестко закреплена на малом плече шарнирно закрепленной стрелы на поворотной колонне. Это обеспечивает стреле при повороте вместе с трубчатой колонной вокруг вертикальной оси одновременное перемещение конца стрелы вверх или вниз под различными углами. Верхнее плечо механической руки шарнирно закрепленной на конце стрелы шарнирно связано со штангой, шарнирно соединенной своим вторым концом с кронштейном, смонтированным на поворотной колонке. The axis of the roller in contact with the lateral surface of the truncated end is perpendicularly rigidly fixed to the small arm of the articulated boom on the pivoting column. This allows the boom to rotate together with the tubular column around the vertical axis while simultaneously moving the end of the boom up or down at different angles. The upper arm of a mechanical arm pivotally attached to the end of the boom is pivotally connected to a rod pivotally connected at its second end to a bracket mounted on a pivoting column.

Это позволяет при подъеме и опускании стрелы одновременно автоматически совершать поворот механической руки вокруг оси на конце стрелы и этим самым менять величину радиуса между вертикальной осью, вокруг которой поворачивается стрела, и концом механической руки, на котором смонтирован захват перемещающий деталь. This allows you to simultaneously rotate the mechanical arm around the axis at the end of the boom when raising and lowering the boom and thereby change the radius between the vertical axis around which the boom rotates and the end of the mechanical arm on which the gripping moving part is mounted.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении манипулятор может перемещать детали по сложной траектории при наличии лишь одного электродвигателя вместо трех. Thus, in the proposed technical solution, the manipulator can move parts along a complex path in the presence of only one electric motor instead of three.

Отмеченные свойства отличительных признаков заявляемого технического решения позволяют получить положительный эффект, что соответствует критерию "существенные отличия". The noted properties of the distinguishing features of the claimed technical solution allow to obtain a positive effect, which meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображена схема манипулятора, вид сбоку, при верхнем положении стрелы; на фиг.2 - то же, при нижнем положении стрелы; на фиг.3 - манипулятор, вид сверху; на фиг.4 - конструкция усеченного конуса, вид сбоку; на фиг.5 - то же, вид сверху. In FIG. 1 shows a diagram of the manipulator, side view, with the upper position of the boom; figure 2 is the same with the lower position of the boom; figure 3 - manipulator, top view; figure 4 - construction of a truncated cone, side view; figure 5 is the same, top view.

На корпусе 1 манипулятора смонтирована вертикальная ось 2, на которую надета трубчатая колонна 3 с приводным зубчатым колесом 4, входящим в зацепление с ведущим зубчатым колесом 5, оснащенным редуктором электродвигателя 6, установленным на кронштейне 7. Верхний конец вертикальной оси 2 имеет шаровую поверхность 8 и стержень 9 с зажимом 10, а также усеченный конус 11 с выпуклой верхней частью 12 и сквозной прорезью 13. С боковой поверхностью усеченного конуса входит в контакт ролик 14, установленный на оси 15, закрепленной на малом плече стрелы 16, закрепленной на горизонтальной оси 17, на трубчатой колонне 3. На конце стрелы 16 шарнирно смонтирована механическая рука 18, к верхнему плечу которой шарнирно подсоединена штанга 19, нижний конец которой закреплен на кронштейне 20, установленном на трубчатой колонке 3. На нижнем конце механической руки 18 закреплен электромагнитный захват 21. A vertical axis 2 is mounted on the manipulator housing 1, on which a tubular column 3 is mounted with a drive gear 4 engaged with a drive gear 5, equipped with an electric motor reducer 6 mounted on an arm 7. The upper end of the vertical axis 2 has a spherical surface 8 and a rod 9 with a clamp 10, as well as a truncated cone 11 with a convex upper part 12 and a through slot 13. With the lateral surface of the truncated cone, a roller 14 comes into contact, mounted on an axis 15, mounted on the small arm of the boom 16, closed captured on the horizontal axis 17, on the tubular column 3. At the end of the boom 16, a mechanical arm 18 is pivotally mounted, to the upper arm of which a rod 19 is pivotally connected, the lower end of which is fixed to an arm 20 mounted on the tubular column 3. At the lower end of the mechanical arm 18 fixed electromagnetic capture 21.

Работа манипулятора осуществляется следующим образом. The manipulator is as follows.

При включении в действие электродвигателя 7 через шестерню 5 осуществляется вращение шестерни 4 вместе с трубчатой колонкой 3, на которой шарнирно смонтирована стрела 14. Если конус 11 будет закреплен симметрично, то стрела 14 при повороте на 360^о вокруг вертикальной оси будет находиться на одном уровне по высоте. При отклонении конуса 11, например, влево фиксирования его в этом положении зажимом 11 (фиг.1) соприкасающийся с боковой поверхностью конуса 11 ролик 12 через ось 13, закрепленную на стреле 14, поднимает стрелу вверх. В результате подъема конца стрелы 14 вверх посредством штанги 17 отклоняется вверх и нижний конец механической руки 16 вместе с электромагнитным захватом 19. При развороте на 180^о вокруг вертикальной оси стрела 14 и механическая рука занимают положение на фиг.2. Перемещаемые детали могут, например, при включении электромагнита 19 захватываться в положении стрелы, показанном на фиг.2, и сбрасываться при положении стрелы на фиг.1, где деталь оказывается перемещенной и на большие высоту и расстояние по сравнению с тем, откуда деталь перемещалась в начале транспортирования. Остальные положения стрелы будут промежуточные со сложной, управляемой траекторией перемещения стрелы посредством соответствующего закрепленного положения конуса.When enabled by a motor 7 through the gear 5 are rotated together with the pinion 4 of the tubular column 3 which is pivotally mounted boom 14. If cone 11 is fastened symmetrically, the boom 14 when rotated ³⁶⁰ ° about a vertical axis will be at the same level of height. When the cone 11 is deflected, for example, to the left of fixing it in this position by the clamp 11 (Fig. 1), the roller 12 in contact with the side surface of the cone 11 through the axis 13, mounted on the boom 14, raises the arrow up. As a result of lifting the end of the boom 14 upward by means of the rod 17, the lower end of the mechanical arm 16 is deflected together with the electromagnetic gripper 19. When turning 180 ^{about the} vertical axis of the boom 14 and the mechanical arm occupy the position in figure 2. Movable parts can, for example, when the electromagnet 19 is turned on, be captured in the boom position shown in FIG. 2 and reset when the boom in FIG. 1 is located, where the part is moved to a greater height and distance compared to where the part moved from beginning of transportation. The remaining positions of the boom will be intermediate with a complex, controlled trajectory of movement of the boom through the corresponding fixed position of the cone.

Преимущество предлагаемого технического решения состоит в том, что универсальность и надежность его работы достигаются за счет перемещения усеченного регулируемого конуса и шарнирно закрепленной штанги, соединяющей конец механической руки с поворотной колонной. The advantage of the proposed technical solution is that the versatility and reliability of its operation are achieved by moving the truncated adjustable cone and a pivotally attached rod connecting the end of the mechanical arm to the rotary column.

Claims

MANIPULATOR, comprising a body with a fixed vertical axis, on which a tubular, motor-driven column is located, and an arrow with a mechanical arm equipped with an electromagnetic gripper, characterized in that it is equipped with a bar and a device made in the form of a hollow truncated cone having a convex base of a larger diameter with a through slot on it, and at the end of the vertical axis there is a spherical surface on which it is pivotally mounted with a base of a smaller diameter with the possibility of fixing on a ball the surface of the cone, while an additional introduced roller is mounted on one end of the boom in contact with the lateral surface of the truncated cone, and a mechanical arm is pivotally mounted on the other shoulder, pivotally connected to the rod, which is also pivotally connected to the bracket, additionally mounted on the rotary column.