RU2113396C1 - Manipulator control device - Google Patents
Manipulator control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113396C1 RU2113396C1 RU94008026A RU94008026A RU2113396C1 RU 2113396 C1 RU2113396 C1 RU 2113396C1 RU 94008026 A RU94008026 A RU 94008026A RU 94008026 A RU94008026 A RU 94008026A RU 2113396 C1 RU2113396 C1 RU 2113396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- control system
- handle
- control
- valve
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к грузоподъемным механизмам, а именно к манипуляторам для лесной промышленности, и может быть использовано как на лесозаготовительных машинах при валке, пакетировании и трелевке леса, так и на агрегатах для лесосплава для подъема затонувшей, полузатонувшей и плавающей древесины и ее пакетирования. The invention relates to lifting mechanisms, namely, manipulators for the forest industry, and can be used both on forestry machines when felling, baling and skidding, and on aggregates for rafting for lifting sunken, semi-sunken and floating wood and its baling.
Известное устройство - кран-манипулятор на авт. N 484172 (кл. B 66 C 23/06, 13/42, приор. 08.07.69, опубл. 15.09.75), содержащее поворотную в вертикальной плоскости стрелу с рукоятью и захватным рабочим органом, их гидроприводы и систему управления, включающую трехпозиционный гидрораспределитель, кинематически связанный с тремя рычагами управления. A known device is a crane on the author. N 484172 (class B 66
Известное устройство обеспечивает поочередное выполнение операций подъема и опускания захватного рабочего органа за счет поворота стрелы в вертикальной плоскости и перемещение его по одной координате, например, перемещение бревен по горизонтали для погрузки на эстакаду, транспортер и т.п., т. е. работает только в активном режиме (от руки оператора) с ограниченной степенью подвижности управляемых механизмов. The known device provides the sequential execution of operations of raising and lowering the gripping working body by rotating the boom in a vertical plane and moving it along one coordinate, for example, moving logs horizontally for loading onto a flyover, conveyor, etc., i.e., it only works in active mode (at the hand of the operator) with a limited degree of mobility of the controlled mechanisms.
Известно устройство управления машиной манипуляторного типа по авт. св. N 701792 (кл. B 25 J 13/00, E 02 F 9/22, B 66 C 13/48, A 01 G 23/08, приор. 21.06.78, опубл. 05.12.79) - прототип. Известное устройство содержит шарнирно сочлененные поворотную колонну, стрелу с установленным на ней пантографным механизмом, рукоять, приводы их перемещения в виде гидроцилиндров, управляемых от гидрораспределителей, а именно двух трехпозиционных золотников, связанных с тремя рычагами управления, снабженными фиксаторами положений, кинематически также связанными с кулачком, установленным на поворотной колонне, с которым также связан пантографный механизм. Увеличение - уменьшение вылета стрелы, остановка его, остановка поворота колонны, операции выгрузки осуществляются оператором при помощи ручного управления рычагами, связанными с соответствующими гидрораспределителем. Настройкой определенного перекрытия по времени движений управляемых механизмов оператор может добиться плавного, без рывков переключения звеньев рабочего оборудования, что, соответственно, требует хорошей квалификации оператора. A device for controlling a manipulator machine according to ed. St. N 701792 (CL B 25
Известное устройство позволяет использовать все степени подвижности управляемых механизмов (поворотной колонны, стрелы с рукоятью) при помощи трех рычагов управления. Однако такая механическая система управления имеет недостатки. Наличие трех рычагов управления не дает возможности разгрузить внимание оператора, облегчить его работу. Кроме того, управление машиной манипуляторного типа производится только в активном режиме (от руки оператора), что в определенных условиях работы, особенно в тяжелых, неадаптированных к условиям ограниченности степеней манипулирования объектами - бревнами, хлыстами, расположенными неупорядоченно, может привести к заклиниванию и т.п., т.е. снижает надежность работы машины манипуляторного типа в целом. The known device allows you to use all degrees of mobility of the controlled mechanisms (rotary columns, booms with a handle) using three control levers. However, such a mechanical control system has disadvantages. The presence of three control levers does not make it possible to relieve the operator’s attention and facilitate his work. In addition, the manipulator-type machine is controlled only in the active mode (at the operator’s hand), which under certain operating conditions, especially in difficult, unadapted to the conditions of limited degree of manipulation of objects - logs, whips located out of order, can lead to jamming, etc. item, i.e. reduces the reliability of the manipulator type machine as a whole.
Целью предлагаемого изобретения является не только обеспечение возможности активного режима управления манипулятором с использованием всех степеней подвижности управляемых механизмов, но и адаптация к условиям ограниченности степеней манипулирования объектами, т.е. возможность работы механизмов стрелы-плеча, предплечья в пассивном режиме за счет гидравлического отключения от соответстующих гидрораспределителей. The aim of the invention is not only the possibility of an active control mode of the manipulator using all degrees of mobility of the controlled mechanisms, but also adaptation to the conditions of limited degrees of manipulation of objects, i.e. the ability to work the mechanisms of the arrow-shoulder, forearm in passive mode due to hydraulic shutdown from the corresponding valve.
Для достижения этой цели в устройстве управления манипулятором, содержащем шарнирно сочлененные поворотную колонну, стрелу с исполнительным механизмом, их гидроприводы, а также гидравлическую систему управления, включающую гидрораспределители, и кинематически связанную с нею механическую систему управления, последняя выполнена в виде двух рукояток, осуществляющих трехкоординатное управление за счет одновременной связи с гидрораспределителями по числу степеней подвижности управляемых механизмов, и двух педалей, осуществляющих гидравлическое отключение, т. е. управление пассивным, или плавающим, режимом работы, за счет непосредственного соединения рабочих полостей гидропривода соответствующего управляемого механизма стрелы (плеча или предплечья) со сливом. To achieve this goal, in a manipulator control device containing a pivotally articulated rotary column, an arrow with an actuator, their hydraulic actuators, as well as a hydraulic control system, including hydraulic control valves, and a mechanical control system kinematically connected with it, the latter is made in the form of two handles that carry out three-coordinate control due to simultaneous communication with hydraulic valves according to the number of degrees of mobility of the controlled mechanisms, and two pedals that guide avlicheskoe disconnection, t. e. a passive control, or floating, mode of operation, due to direct connection work chambers of controlled boom hydraulic drive mechanism (arm or forearm) with a drain.
На фиг. 1 представлено устройство - манипулятор с исполнительным механизмом в виде захвата клещевого типа; на фиг. 2 - кинематическая схема рукоятки механической системы управления; на фиг. 3 - гидравлическая схема устройства в целом. In FIG. 1 shows a device - a manipulator with an actuator in the form of a capture of tick-type; in FIG. 2 - kinematic diagram of the handle of a mechanical control system; in FIG. 3 is a hydraulic diagram of the device as a whole.
Устройство-манипулятор, представленное на фиг. 1, содержит шарнирно сочлененные колонну 1, состоящую из плеча 2 и предплечья 3 с выдвижной частью 4, привод 5 поворота колонны 1, гидропривод 6, обеспечивающий подъем-опускание плеча 2, гидропривод 7 с рычажным механизмом 8, обеспечивающий подъем-опускание предплечья 3, привод 9 вращения захвата 10. Гидроприводы выдвижной части 4 предплечья 3 и сведения-разведения клещевого захвата 10 на фиг. 1 не показаны. The manipulator device shown in FIG. 1, contains a hingedly joined column 1, consisting of a shoulder 2 and a forearm 3 with a sliding part 4, a drive 5 for turning the column 1, a
На фиг. 2 представлена кинематическая схема рукоятки механической системы управления, установленной с возможностью перемещения по трем координатам. Рукоятка управления содержит основание 11, рамку 12, установленную на осях 13 на основании 11, рамку 14, установленную на осях 15 в рамке 12, направляющую 16, неподвижно соединенную с рамкой 14. В направляющей 16 с возможностью поступательного перемещения размещен шток 17 с ручкой 18, имеющий на свободном конце проушину, в которую входит ролик рычага 19. Рычаг 19 закреплен на оси на рамке 12 и связан с тягой 20, которая, в свою очередь, связана с Z-образным рычагом 21, закрепленным на основании 11, последний посредством тяги 22 связан с гидрораспределителями, управляющими движением по оси Z при перемещении ручки вверх или вниз. In FIG. 2 shows a kinematic diagram of the handle of a mechanical control system mounted with the ability to move in three coordinates. The control handle comprises a base 11, a
Рамка 12 посредством тяги 23 связана с гидрораспределителями, управляющими движением по оси Y при перемещении ручки 18 вправо или влево. The
Рамка 14 посредством тяги 24 связана с гидрораспределителями, управляющими движением по оси X при перемещении ручки 18 вперед или назад. The
Гидравлическая схема устройства, представленная на фиг. 3, содержит гидравлические цепи привода 5 поворота колонны 1, гидропривода (гидроцилиндра) 6 плеча 2, гидропривода (гидроцилиндра) 7 предплечья 3, привода 9 вращения захвата 10, гидропривода (гидроцилиндра) 25 выдвижной части 4 предплечья 3, гидропривода (гидроцилиндра) 26 сведения-разведения челюстей захвата 10, связанных в параллель с напорной линией и линией слива в сливной бак (на фиг. не показан). The hydraulic circuit of the device shown in FIG. 3, contains hydraulic circuits of a drive 5 for turning a column 1, a hydraulic actuator (hydraulic cylinder) 6 of a shoulder 2, a hydraulic actuator (hydraulic cylinder) 7 of a forearm 3, a drive 9 of a gripper rotation 10, a hydraulic actuator (hydraulic cylinder) 25 of a sliding part 4 of a forearm 3, a hydraulic actuator (hydraulic cylinder) 26 information -dilution of the jaws of the capture 10, connected in parallel with the pressure line and the drain line to the drain tank (not shown in Fig.).
Гидравлическая цепь привода 5 поворотной колонны 1 содержит гидромотор 27, связанный через предохранительные клапаны 28 с трехпозиционным золотниковым гидрораспределителем 29, кинематически связанным с правой рукояткой 30 (ось Y на фиг. 2). The hydraulic circuit of the actuator 5 of the rotary column 1 contains a
С этой же правой рукояткой 30 кинематически связан гидрораспределитель 31 (трехпозиционный золотник) управления подъемом-опусканием плеча 2 (по оси Z - фиг. 2). В этой гидравлической цепи рабочие полости гидроцилиндра 6 связаны с двухпозиционным золотниковым гидрораспределителем 32, кинематически связанным с правой педалью 33. В поршневой части цилиндра 6 установлены обратный клапан 34 с дросселем 35 и обратный и предохранительный клапаны, соответственно 36, 37. В штоковой части гидроцилиндра 6 установлен отсечной клапан 38. A hydraulic valve 31 (three-position spool) for raising and lowering the shoulder 2 (along the Z axis - Fig. 2) is kinematically connected to the same
Цепь управления гидроцилиндром 7, управляющим перемещением предплечья 3, кинематически связанная с той же правой рукояткой 30 (ось X - фиг. 2), но с левой педалью 33', выполнена аналогично. The control circuit of the
Гидравлическая цепь гидроцилиндра 25 выдвижной части 4 предплечья 3 включает трехпозиционный золотниковый гидрораспределитель 39, установленный через предохранительный клапан, аналогичный клапану 37, кинематически связанный с левой рукояткой 40 (ось X на фиг. 2). The hydraulic circuit of the
Гидравлическая цепь привода 9 вращения захвата 10 выполнена аналогично гидравлической цепи привода 5 поворотной колонны 1, гидрораспределитель 29' которой связан с левой рукояткой 40 (ось Y на фиг. 2). The hydraulic circuit of the drive 9 of the rotation of the gripper 10 is made similar to the hydraulic circuit of the drive 5 of the rotary column 1, the valve 29 'of which is connected to the left handle 40 (Y axis in Fig. 2).
В гидравлической цепи гидроцилиндра 26, управляющего сведением-разведением челюстей захвата 10, установлены гидрозамок 41 и трехпозиционный золотниковый гидрораспределитель 42, кинематически связанный с левой рукояткой 40 (ось Z на фиг. 2). A
Таким образом, механическая система управления, вынесенная на панель управления (на фиг. не показана) содержит две рукоятки 30, 40, установленные с возможностью перемещения по трем координатам X, Y, Z, и две педали 33, 33'. Правая рукоятка 30 служит для управления поворотом колонны 1 (Y), перемещением плеча 2(Z) и предплечья 3(X) подъем и опускание; левая рукоятка 40 служит для управления перемещением выдвижной части 4 предплечья 3 (X), вращением захвата 6 (Y), сведением-разведением челюстей захвата 6 (Z) в активном режиме управления. Thus, the mechanical control system placed on the control panel (not shown in FIG.) Contains two
Правая педаль 33 служит для управления плечом 2, а левая педаль 33' - для управления предплечьем 3 в пассивном режиме. The
Устройство управления манипулятором работает следующим образом. The manipulator control device operates as follows.
При отсутствии механического воздействия на рукоятки и педали механической системы управления все приводы неподвижны. In the absence of mechanical action on the handles and pedals of the mechanical control system, all drives are stationary.
При смещении правой рукоятки 30 (фиг. 3) вправо или влево, т.е. при перемещении ручки 18 (фиг. 2) по оси Y рамка 12 качается на осях 13 и посредством тяги 23 перемещает золотник гидрораспределителя 29 (фиг. 3), и давление подается на гидромотор 27 привода 5 (фиг. 1, 3) поворота колонны 1 (фиг. 1), которая соответственно поворачивается вправо или влево. При возвращении правой рукоятки 30 (фиг. 3) в нейтральное положение подача давления на гидромотор 27 прекращается и колонна 1 останавливается. Предохранительные клапаны 28 служат для выравнивания давления в магистрали при его повышении сверх номинального при резком возвращении рукоятки в нейтральное положение или при внешнем воздействии. When shifting the right handle 30 (Fig. 3) to the right or left, i.e. when moving the handle 18 (Fig. 2) along the Y axis, the
При смещении правой рукоятки 30 вверх, т.е. при перемещении ручки 18 (фиг. 2) по оси Z вверх шток 17 также перемещается в направляющей 16, вызывая перемещение через рычаг 19, тягу 20, Z-образный рычаг 21 тяги 22, которая перемещает золотник гидрораспределителя 31 (фиг. 3). Гидрораспределитель 31 подает давление в штоковую полость гидроцилиндра 6 (фиг. 1, 3). Рабочая жидкость из поршневой полости гидроцилиндра 6 через обратный клапан 34 (фиг. 3) и золотник гидрораспределителя 31 пойдет в слив. При этом плечо 2 (фиг. 1) начнет подниматься. When the
При смещении правой рукоятки 30 вниз происходит, соответственно, обратное перемещение, при этом давление через дроссель 35 обратного клапана 34, ограничивающий расход рабочей жидкости, подается в поршневую полость гидроцилиндра 6, плечо 2 (фиг. 1) опускается. Предохранительный клапан 37 (фиг. 3), установленный в поршневой цепи гидроцилиндра 6, открывается при превышении нагрузки сверх допустимой, т.о. служит для предохранения плеча 2 от случайного воздействия внешней нагрузки. В штоковой части гидравлической цепи гидроцилиндра 6 установлен отсечной клапан 38, перекрывающий штоковую полость гидроцилиндра 6 при превышении расхода жидкости сверх установленного, т.о. служит для предотвращения падения плеча 2, например, при разрыве магистрали. When the
При нажатии на правую педаль 33 (на фиг. 1, 2 не показана), перекладывается золотник гидрораспределителя 32 (двухпозиционный), соединяя обе рабочих полости гидроцилиндра 6 непосредственно со сливом. Плечо 2 при этом перемещается под действием собственного веса или внешней нагрузки. When you press the right pedal 33 (not shown in Fig. 1, 2), the valve spool 32 (on-off) is shifted, connecting both working cavities of the
При смещении правой рукоятки 30 вперед или назад, что соответствует перемещению ручки 18 (фиг. 2), по оси X, рамка 14 качается на осях 15 и посредством тяги 24 передает перемещение на соответствующий гидрораспределитель (31'), предплечье 3 (фиг. 1) с помощью гидроцилиндра 7 (фиг. 1, 3) поворачивается соответственно вперед или назад. Гидравлическая цепь и ее работа полностью аналогичны гидравлической цепи гидроцилиндра 6. Однако пассивное управление производится нажатием на левую педаль 33' (фиг. 3). При нажатии на левую педаль 33' аналогично рабочие полости гидроцилиндра 7 (фиг. 1, 3) соединяются со сливом, при этом предплечье 3 (фиг. 1) так же перемещается под действием собственного веса или внешней нагрузки. When the
Гидроцилиндр 25 выдвижения выдвижной части 4 предплечья 3 управляется от гидрораспределителя 39 (трехпозиционный золотник) через предохранительные клапаны 37', аналогичные клапаны 37 в цепи управления гидроприводами 6, 7, кинематически связанного с левой рукояткой 40, и переключается при смещении левой рукоятки 40 вперед или назад (перемещение ручки 18 по оси X фиг. 2). The
Смещение левой рукоятки 40 вправо или влево (соответственно перемещение ручки 18 по оси Y - фиг. 2) вызывает вращение гидромотора 27', аналогичного 27 цепи управления приводом 5 поворота колонны 1. Работа производится таким же образом. Смещение левой рукоятки 40 вверх или вниз (перемещение ручки 18 по оси Z - фиг. 2) перемещает трехпозиционный золотник гидрораспределителя 42, который через гидрозамок 41 подает давление на гидроцилиндр 26, приводящий в действие челюсти захвата 10 (фиг. 1). Гидрозамок 41 служит для предотвращения самопроизвольного раскрытия (разведения) челюстей захвата 10 при наличии утечек через управляющий гидрораспределитель 42. The shift of the
Перемещение по одной из степеней подвижности рукояток, правой 30 и левой 40, не вызывает перемещения по другим степеням, скорость перемещения управляемых механизмом пропорциональна величине смещения рукояток. Оператор имеет возможность изменять скорость от нулевого значения до номинального, при этом может управлять всеми приводами, т.е. перемещения по всем степеням подвижности управляемых механизмов одновременно, поочередно или в любом сочетании, т.к. все цепи кинематически и гидравлически развязаны между собой. Moving along one of the degrees of mobility of the handles, right 30 and left 40, does not cause movement to other degrees, the speed of movement controlled by the mechanism is proportional to the amount of displacement of the handles. The operator has the ability to change the speed from zero to nominal, while he can control all drives, i.e. displacements over all degrees of mobility of the controlled mechanisms simultaneously, alternately or in any combination, because all chains are kinematically and hydraulically isolated from each other.
Таким образом, устройство управления работает в активном режиме. Thus, the control device is in active mode.
Однако в сложных условиях работы, например, с бревнами, хлыстами и т.п. предметами, уложенными неупорядоченно, т.е. когда при захвате зажимным органом, например, клещевым захватом 10 может произойти заклинивание управляемых механизмов и их остановка, оператор имеет возможность работы в пассивном, или плавающем, режиме управления. Для этого служат две педали механической системы управления. При нажатии на правую (левую) педаль рабочие полости соответствующего гидроцилиндра через двухпозиционный золотник непосредственно соединяются с линией слива и, соответственно, плечо (или предплечье) перемещается под действием собственного веса или внешней нагрузки. Таким образом происходит адаптация к условиям ограничения степеней свободы. However, in difficult working conditions, for example, with logs, whips, etc. items stacked out of order, i.e. when, when gripping with a clamping body, for example, with a tick grab 10, jamming of controlled mechanisms and their stopping can occur, the operator is able to work in a passive or floating control mode. For this, two pedals of a mechanical control system are used. When you press the right (left) pedal, the working cavities of the corresponding hydraulic cylinder are connected directly to the drain line through a two-position spool and, accordingly, the shoulder (or forearm) moves under its own weight or external load. Thus, adaptation to the conditions of limitation of degrees of freedom occurs.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94008026A RU2113396C1 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Manipulator control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94008026A RU2113396C1 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Manipulator control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94008026A RU94008026A (en) | 1995-10-20 |
RU2113396C1 true RU2113396C1 (en) | 1998-06-20 |
Family
ID=20153281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94008026A RU2113396C1 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Manipulator control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2113396C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7844379B2 (en) | 2006-12-31 | 2010-11-30 | Sany Heavy Industry Co., Ltd. | Intelligent boom control device |
RU2616317C1 (en) * | 2015-11-27 | 2017-04-14 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Robot arm |
RU2723944C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-06-18 | Горюнов Валерий Константинович | Autonomous holding module |
RU2783650C1 (en) * | 2021-07-19 | 2022-11-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Structure of a robotic manipulator |
-
1994
- 1994-02-24 RU RU94008026A patent/RU2113396C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. SU , * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7844379B2 (en) | 2006-12-31 | 2010-11-30 | Sany Heavy Industry Co., Ltd. | Intelligent boom control device |
RU2616317C1 (en) * | 2015-11-27 | 2017-04-14 | Акционерное общество "Ижевский радиозавод" | Robot arm |
RU2723944C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-06-18 | Горюнов Валерий Константинович | Autonomous holding module |
RU2783650C1 (en) * | 2021-07-19 | 2022-11-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Structure of a robotic manipulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1235719A (en) | Backhoe clamping | |
CA1265998A (en) | Injector for coupled pipe | |
US4395189A (en) | Dual mast lift truck for unbalanced loads and the like | |
US3631989A (en) | Automatic bale hoist | |
EP0261873B1 (en) | Lift truck load clamp for handling stacked loads of different sizes | |
RU2113396C1 (en) | Manipulator control device | |
EP0016840B1 (en) | Multipurpose actuator | |
US3620394A (en) | Logging apparatus | |
GB2124407A (en) | Control of hydraulic booms | |
US3494389A (en) | Slasher-loader | |
US5288198A (en) | Control mechanism for an off-highway implement | |
GB2025361A (en) | Device for tipping bulk-handling containers, such as railborne vehicles or buckets | |
US3446376A (en) | Reversing mechanism for industrial vehicle | |
US3726417A (en) | Boom extension control system | |
JPH07184406A (en) | Handling apparatus for agricultural use | |
US2684696A (en) | Hydraulic control for log turners | |
RU2040459C1 (en) | Wood-logging device | |
SU802106A1 (en) | Hydraulic manipulator of lumbering machine | |
SU1562312A1 (en) | Forklift struck | |
CS224513B1 (en) | Device for displacement articles,e.g.straw packets | |
RU2137700C1 (en) | Movable load-lifting device | |
JPH0324552Y2 (en) | ||
RU14043U1 (en) | HYDRAULIC MANIPULATOR | |
US3451560A (en) | Remote control system | |
RU2039172C1 (en) | Hydraulic drive controlling working tools of manipulator |