RU2390406C1 - Transfer manipulator - Google Patents
Transfer manipulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390406C1 RU2390406C1 RU2008150307/02A RU2008150307A RU2390406C1 RU 2390406 C1 RU2390406 C1 RU 2390406C1 RU 2008150307/02 A RU2008150307/02 A RU 2008150307/02A RU 2008150307 A RU2008150307 A RU 2008150307A RU 2390406 C1 RU2390406 C1 RU 2390406C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- actuator
- link
- drive
- output
- gear
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к комбинированным механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым для выполнения вспомогательных операций при обслуживании технологических машин и устройств различного назначения. Такие манипуляционные механизмы, имитируя определенные движения рук человека, обеспечивают «схват» изделия (объекта манипулирования), его перемещение из одной позиции в другую, освобождение и передачу изделия.The present invention relates to combined mechanisms with a complex movement of the output links used to perform auxiliary operations in the maintenance of technological machines and devices for various purposes. Such manipulation mechanisms, imitating certain movements of a person’s hands, provide for “grasping” of the product (object of manipulation), its movement from one position to another, release and transfer of the product.
Известно, например, манипуляционное устройство, обеспечивающее захват изделия, его перемещение по дуге окружности и освобождение, содержащее исполнительный механизм с губками для захвата изделий, механизм поворота и гидропривод (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - С.9 и 10, рис.а).It is known, for example, a manipulation device that provides for the capture of the product, its movement along an arc of a circle and its release, containing an actuator with jaws for gripping the products, a rotation mechanism and a hydraulic drive (Krainev A.F. Dictionary of Mechanisms. - M.: Mechanical Engineering, 1987. - S. 9 and 10, fig.a).
Основным недостатком данного устройства является усложненность привода и малая частота повторения рабочих циклов, т.е. невысокая производительность. Указанный недостаток является результатом использования отдельных двигателей для механизмов захвата и поворота, а также применения тихоходного гидравлического привода. Недостаток особенно ощутим при агрегатировании устройства с машинами-автоматами в линиях высокой производительности.The main disadvantage of this device is the complexity of the drive and the low frequency of repetition of duty cycles, i.e. low productivity. This drawback is the result of the use of separate engines for gripping and turning mechanisms, as well as the use of low-speed hydraulic drive. The disadvantage is especially noticeable when aggregating the device with automatic machines in high-performance lines.
Известно также устройство типа «рука» для передачи изделий, выполненное в виде комбинированного механизма, содержащего передаточный механизм с ведущим звеном, исполнительный механизм с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод (патент №2193963 РФ, опубл. в БИПМ, 2002. - №34 - прототип). Данное устройство является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение.There is also known a device of the "hand" type for transferring products, made in the form of a combined mechanism containing a transmission mechanism with a drive link, an actuator with drive and output links, the last of which are equipped with jaws for gripping the products, and a drive (RF patent No. 2193963, publ. in BIPM, 2002. - No. 34 - prototype). This device is a tool for the same purpose as the invention.
Основным недостатком прототипа являются, во-первых, то, что на границах ходов, т.е. есть в позициях «схват» изделия и «выдача» изделия, выходные звенья с губками совершают лишь «мгновенные» (кратковременные) выстои, связанные с изменением направления скорости движения выходного звена передаточного механизма; во-вторых, то, что траектория движения выходных звеньев с губками не является прямолинейной в интервалах ходов.The main disadvantage of the prototype is, firstly, that at the borders of the moves, i.e. in the positions “catch” of the product and “delivery” of the product, the output links with jaws make only “instantaneous” (short-term) dwells associated with a change in the direction of the speed of movement of the output link of the transmission mechanism; secondly, the fact that the trajectory of the output links with jaws is not straightforward in the intervals of moves.
«Мгновенные» выстой на границах ходов снижают качество выполнения операции «схват» изделия, что в свою очередь снижает точность реализации последующих операций, таких как: удерживание, перенос, освобождение и выдача изделия. Для исключения такого негатива можно уменьшить скорость выходного звена передаточного механизма, но это не всегда допустимо, поскольку приводит к снижению частоты повторения рабочих циклов и уменьшению производительности устройства.“Instant” dwells at the borders of moves reduce the quality of the operation “grab” the product, which in turn reduces the accuracy of subsequent operations, such as: holding, transferring, releasing and dispensing the product. To eliminate this negative, you can reduce the speed of the output link of the transmission mechanism, but this is not always acceptable, since it leads to a decrease in the frequency of repetition of duty cycles and a decrease in the productivity of the device.
Движение выходных звеньев с губками по дугообразной траектории нередко оказывается менее предпочтительным и даже неприемлемым по сравнению с прямолинейным движением из условий компоновки (размещения) устройства между машинами технологической линии.The movement of the output links with jaws along an arcuate trajectory is often less preferable and even unacceptable in comparison with the rectilinear movement from the conditions of the layout (placement) of the device between the machines of the technological line.
Задачей настоящего изобретения является повышение точности работы и производительности манипулятора.The present invention is to improve the accuracy and performance of the manipulator.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в манипуляторе для передачи изделий, выполненном в виде комбинированного механизма, содержащего передаточный механизм, исполнительный механизм с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, передаточный механизм выполнен в виде зубчато-рычажного механизма, который включает ведущее и ведомое зубчатые колеса и кинематически связанное с ними выходное звено, зубчатые колеса выполнены равновеликими, имеют некруглую форму, при этом в положениях сопряжения колес по минимальному радиусу-вектору ведущего колеса и максимальному радиусу-вектору ведомого выходное звено занимает соответствующее крайнее положение, а ведущее звено исполнительного механизма выполнено в виде ползуна, подвижно сопряженного с выходным звеном передаточного механизма и шарнирно связанного с выходными звеньями исполнительного механизма.The solution to this problem is achieved by the fact that in the manipulator for transferring products, made in the form of a combined mechanism containing a transmission mechanism, an actuator with drive and output links, the last of which are equipped with jaws to capture the products, and the drive, the transmission mechanism is made in the form of gear lever mechanism, which includes the leading and driven gears and kinematically connected output link, the gears are made equal, have a non-circular shape, while in the polo eniyah conjugation wheels on the minimum radius vector of the drive wheel and the maximum radius vector driven output member occupies the corresponding extreme position, and the driving member of the actuator is designed as a slider which is movably coupled with the output member of the transmission mechanism and pivotally connected with the output member of the actuator.
Зубчатые колеса передаточного механизма выполнены овальными.The gears of the gear mechanism are oval.
Ведущее звено исполнительного механизма смонтировано в неподвижных прямолинейных направляющих.The leading link of the actuator is mounted in motionless rectilinear guides.
Сопряжение ведущего звена исполнительного механизма с выходным звеном передаточного механизма содержит укрепленный на ведущем звене палец и ролик, смонтированный на пальце, а в выходном звене выполнен паз для сопряжения с роликом.The coupling of the driving link of the actuator with the output link of the transmission mechanism comprises a finger mounted on the driving link and a roller mounted on the finger, and a groove is made in the output link for coupling with the roller.
Выполнение передаточного механизма манипулятора в виде зубчато-рычажного многозвенника имеет следующее преимущество. Выходное звено передаточного механизма, кинематически связанное с ведущим и ведомым некруглыми зубчатыми колесами, на границах прямого и обратного ходов, т.е. дважды в периоде кинематического цикла, совершает замедленное движение. Поскольку движением выходного звена передаточного механизма генерируется поступательное движение ведущего и выходных звеньев исполнительного механизма, то следует, что на границах ходов движение выходных звеньев с губками будет замедленным и более благоприятным для выполнения операций «схват» изделия и «выдача» изделия. Для обеспечения этого необходимо, чтобы крайние положения выходного звена передаточного механизма совпадали во времени с положениями зубчатых колес, соответствующими сопряжениям колес при минимальном радиусе векторе ведущего колеса и максимальном радиусе векторе ведомого. Для равновеликих зубчатых колес это обеспечивается при равенстве времени на совершение прямого и обратного ходов выходного звена. Выполнение ведущего звена исполнительного механизма в виде ползуна, сопряженного с выходным звеном передаточного механизма и шарнирно связанного с выходными звеньями исполнительного механизма, позволяет выходным звеньям с губками для захвата изделий совершать поступательное движение в интервалах их прямого (с изделием) и обратного (без изделия) ходов при отсутствии звена (шатуна) между выходным звеном передаточного механизма, совершающим поворотные движения, и ползуном, совершающим прямолинейные движения. Это упрощает кинематическую связь передаточного и исполнительного механизмов.The implementation of the transmission mechanism of the manipulator in the form of a gear-link multi-link has the following advantage. The output link of the transmission mechanism, kinematically connected with the driving and driven non-circular gears, at the boundaries of the forward and reverse strokes, i.e. twice in the period of the kinematic cycle, performs a slow motion. Since the movement of the output link of the transmission mechanism generates the translational motion of the leading and output links of the actuator, it follows that at the borders of the moves the movement of the output links with jaws will be slowed down and more favorable for the operations of "grab" of the product and "issue" of the product. To ensure this, it is necessary that the extreme positions of the output link of the transmission mechanism coincide in time with the positions of the gears corresponding to the mates of the wheels with a minimum radius of the drive wheel vector and the maximum radius of the follower vector. For equal-sized gears, this is ensured when the time for performing forward and reverse strokes of the output link is equal. The execution of the leading link of the actuator in the form of a slider coupled to the output link of the gear mechanism and pivotally connected to the output links of the actuator allows the output links with jaws to capture products to perform translational motion in the intervals of their forward (with the product) and reverse (without the product) moves in the absence of a link (connecting rod) between the output link of the transmission mechanism, making rotary movements, and the slider, making straightforward movements. This simplifies the kinematic connection of the transmission and actuator mechanisms.
Выполнение ведущего и ведомого некруглых зубчатых колес передаточного механизма овальными позволяет, в отличие, например, от эллептических зубчатых колес, обеспечивать большее время нахождения выходных звеньев с губками при малых скоростях движения на границах ходов. Это способствует точности выполнения операций «схват» и «выдача» изделия.The implementation of the leading and driven non-circular gears of the gear mechanism oval allows, unlike, for example, elliptical gears, to provide a longer residence time of the output links with jaws at low speeds at the borders of moves. This contributes to the accuracy of the operations "capture" and "issue" of the product.
Выполнение ведущего звена - ползуна исполнительного механизма в прямолинейных направляющих оказывается во многих случаях предпочтительным для движения выходных звеньев с губками при передаче изделий от машины к машине или из одной позиции в другую. Это особенно ощутимо в технологических линиях, например в линиях рыбоконсервного и пресервного производств.The implementation of the leading link - the slider of the actuator in straight guides is in many cases preferable for the movement of output links with jaws when transferring products from machine to machine or from one position to another. This is especially noticeable in technological lines, for example, in fish canning and canning production lines.
Сопряжение двух звеньев (ползуна с выходным звеном) посредством пальца на ползуне и паза в выходном звене позволяет исключить из кинематической связи передаточного и исполнительного механизмов одно звено (шатун) и две низшие кинематические пары. Сопряжение ползуна и выходного звена посредством пальца с роликом, укрепленного на ползуне, и паза в теле выходного звена является наиболее простым и технологичным решением.The pairing of two links (slider with the output link) by means of a finger on the slider and a groove in the output link allows one link (connecting rod) and two lower kinematic pairs to be excluded from the kinematic connection of the transmission and actuating mechanisms. The pairing of the slider and the output link by means of a finger with a roller mounted on the slide and a groove in the body of the output link is the most simple and technologically advanced solution.
Заявляемый манипулятор отличается от прототипа конструктивными элементами, связью между элементами, формой выполнения взаимного расположения элементов. Эти отличия способствуют повышению точности работы и производительности манипулятора.The inventive manipulator differs from the prototype structural elements, the relationship between the elements, the form of the relative position of the elements. These differences contribute to improving the accuracy and performance of the manipulator.
Предлагаемый манипулятор поясняется чертежами. На фиг.1 представлена кинематическая схема манипулятора; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - схема передаточного механизма в крайних положениях выходного звена.The proposed manipulator is illustrated by drawings. Figure 1 presents the kinematic diagram of the manipulator; figure 2 is a view of figure 1; figure 3 - diagram of the gear mechanism in the extreme positions of the output link.
Манипулятор для передачи изделий содержит передаточный механизм 1, исполнительный механизм 2 с губками 3 для захвата изделий и привод 4.The manipulator for transmitting products contains a transmission mechanism 1, an
Передаточный механизм 1 выполнен в виде зубчато-рычажного многозвенника, он включает ведущее зубчатое колесо 5, укрепленное на валу привода 4, ведомое зубчатое колесо 6, сопряженное с колесом 5 и шарнирно связанное со стойкой, звенья 7, 8 и 9, выполненные в виде шарнирно связанных стержней, при этом звено 7 жестко укреплено на оси зубчатого колеса 6, звено 9 шарнирно связано со стойкой, оно является выходным звеном передаточного механизма. В концевой части звена 9 выполнен паз 10 для кинематической связи с исполнительным механизмом 2.The transmission mechanism 1 is made in the form of a gear-link multi-link, it includes a drive gear 5 mounted on the drive shaft 4, a driven gear 6, coupled to the wheel 5 and pivotally connected to the rack,
Исполнительный механизм 2 включает ведущее звено 11, выполненное в виде ползуна, смонтированного в неподвижных прямолинейных направляющих 12, выходные звенья 13 и 14, шарнирно связанные с ползуном, и неподвижный кулачок-копир 15 с фигурными пазами 16 и 17 для взаимодействия с роликами 18 и 19, смонтированными на свободных концах выходных звеньев 13 и 14. На ползуне 11 укреплен палец 20 с роликом 21 для взаимодействия с пазом 10 выходного звена передаточного механизма. Губки 3 для захвата изделий выполнены по форме передаваемых изделий и закреплены на выходных звеньях 13 и 14 жестко, но разъемно.The
Передаточный механизм манипулятора соответствует структурной формуле кинематической цепи - формуле ЧебышеваThe transmission mechanism of the manipulator corresponds to the structural formula of the kinematic chain - the Chebyshev formula
W=3·n-2p5-p4=3·4-2·5-1=1,W = 3 · n-2p 5 -p 4 = 3 · 4-2 · 5-1 = 1,
где W - степень подвижности механизма, W=1;where W is the degree of mobility of the mechanism, W = 1;
n - число подвижных звеньев, n=4;n is the number of movable links, n = 4;
p5 - число низших кинематических пар, p5=5;p 5 is the number of lower kinematic pairs, p 5 = 5;
p4 - число высших кинематических пар, p4=1.p 4 is the number of higher kinematic pairs, p 4 = 1.
Исполнительный механизм манипулятора соответствует структурной формуле кинематической цепи:The actuator of the manipulator corresponds to the structural formula of the kinematic chain:
W=3·n-2p5-p4=3·2-2·2-1=1,W = 3 · n-2p 5 -p 4 = 3 · 2-2 · 2-1 = 1,
где n=2 - подвижные звенья: ползун и выходное звено;where n = 2 - mobile links: slider and output link;
p5=2 - низшие пары: ползун-направляющая, выходное звено-ползун;p 5 = 2 - lower pairs: slide-guide, output link-slider;
p4=1 - высшая пара в виде сопряжения ролика выходного звена с фигурным пазом копира.p 4 = 1 - the highest pair in the form of a pair of output roller link with a curly groove of the copier.
Кинематическая цепь манипулятора в целом соответствует формуле ЧебышеваThe kinematic chain of the manipulator generally corresponds to the Chebyshev formula
W=3·n-2p5-p4=3·6-2·7-3=1,W = 3 · n-2p 5 -p 4 = 3 · 6-2 · 7-3 = 1,
Зубчатые колеса 5 и 6 выполнены равновеликими, имеют овальную форму. Звено 7 укреплено на оси ведомого зубчатого колеса 6 под прямым углом относительно максимального радиуса вектора колеса, выходное звено 9 выполнено двуплечим. Предлагаемое схемное и размерное выполнение элементов передаточного механизма таково, что длины звеньев 7, 8 и 9, расстояние от оси колеса 6 до стойки O3 и длина плеча BO3 звена 9 обеспечивают положение выходного звена механизма на границах его ходов (фиг.3). Варьируя абсолютные длины звеньев механизма, без изменения их относительных длин, можно получить работоспособный передаточный механизм с предпочтительными для условий эксплуатации размерами. При конструктивно выбранных абсолютных размерах звеньев механизм должен удовлетворять условиюThe gears 5 and 6 are made equal, have an oval shape.
S=B1B2=2r,S = B 1 B 2 = 2r,
где S - расстояние между шарниром B в крайних положениях выходного звена;where S is the distance between the hinge B in the extreme positions of the output link;
r - длина звена 7 в схеме механизма.r is the length of the
Манипулятор для передачи изделий работает следующим образом.The manipulator for the transfer of products works as follows.
При работе привода 4 ведущее зубчатое колесо 5 передаточного механизма, закрепленное на валу привода, совершает вращательное движение с постоянной скоростью. При этом ведомое зубчатое колесо 6, сопряженное с ведущим колесом, совершает вращательное движение с переменной скоростью. Синхронно с колесом 6 вращается укрепленное на его оси звено 7, которое генерирует возвратно-поворотное движение выходного звена 9. Скорость выходного звена на участках границ ходов оказывается минимальной, поскольку крайние положения выходного звена соответствуют сопряжениям колес при минимальном радиусе-векторе колеса 5 и максимальном радиусе-векторе колеса 6.During operation of the drive 4, the drive gear 5 of the transmission mechanism, mounted on the drive shaft, rotates at a constant speed. In this case, the driven gear 6, coupled with the drive wheel, rotates at a variable speed. Synchronously with the wheel 6, the
При поворотном движении звена 9 его паз 10 взаимодействует с роликом 21 пальца 20, укрепленного на ползуне 11, в результате ползун, перемещаясь в направляющих 12, совершает поступательное движение. При этом выходные звенья 13 и 14 с губками 3 совершают сложное движение: поступательное вместе с ползуном 11 и поворотное движение относительно ползуна с выстоями определенной продолжительности. Поворотное движение выходных звеньев генерируется в результате взаимодействия роликов 18 и 19 с фигурными пазами 16 и 17 в теле копира 15. Губки 3 имитируют движение выходных звеньев, при этом на границах ходов выходных звеньев они занимают разжатое положение, в интервалах прямого и обратного ходов выходных звеньев губки занимают сжатое положение.When the
В позиции «схват» изделия, т.е. при минимальной скорости звеньев 13 и 14, в разжатые губки подается объект манипулирования. В начале рабочего хода губки сжимаются, охватывая изделие по большей части его периметра, и переносят изделие из одной позиции в другую. По достижении позиции «выдача» изделия губки разжимаются, освобождая изделие, и оно выводится из манипулятора. При обратном ходе (без изделия) губки также занимают сжатое положение, поскольку ролики выходных звеньев взаимодействуют с теми же фигурными пазами в теле копира, что и при прямом ходе.In the "grasp" position of the product, i.e. at a minimum speed of
Манипулятор может быть использован для передачи штучных изделий массой до 5 кг и в случаях, когда необходима высокая точность выполнения операций (схват, удерживание, перенос, освобождение и выдача изделия), составляющих процесс передачи штучных изделий из позиции в позицию.The manipulator can be used to transfer piece goods weighing up to 5 kg and in cases where high accuracy of operations (gripping, holding, transferring, releasing and dispensing the product) is necessary, which make up the process of transferring piece goods from position to position.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008150307/02A RU2390406C1 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Transfer manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008150307/02A RU2390406C1 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Transfer manipulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2390406C1 true RU2390406C1 (en) | 2010-05-27 |
Family
ID=42680359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008150307/02A RU2390406C1 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Transfer manipulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2390406C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108726196A (en) * | 2018-06-21 | 2018-11-02 | 陕西法士特齿轮有限责任公司 | A kind of sheet gear fuel manipulator crane structure |
-
2008
- 2008-12-18 RU RU2008150307/02A patent/RU2390406C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108726196A (en) * | 2018-06-21 | 2018-11-02 | 陕西法士特齿轮有限责任公司 | A kind of sheet gear fuel manipulator crane structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2346804C2 (en) | Manipulator for parts transfer | |
| US4139090A (en) | Article transfer mechanism | |
| RU2390406C1 (en) | Transfer manipulator | |
| RU2333829C1 (en) | Manipulator for items transfer | |
| RU2521933C1 (en) | Handler for transfer of items | |
| RU2412046C2 (en) | Device for transfer of items | |
| RU2331507C1 (en) | Integrated mechanism with compound motion of extending links | |
| RU2243882C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2191109C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2356725C1 (en) | Manipulator for transfer of products | |
| RU2438856C2 (en) | Device for items transmission | |
| RU2312008C1 (en) | Combination type mechanism with complex motion of outlet links | |
| RU2331506C2 (en) | Integrated mechanism with compound motion of extending links | |
| RU2224638C2 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2217297C1 (en) | Hand type apparatus for transferring articles | |
| RU2333827C1 (en) | Manipulator for items transfer | |
| RU2303520C1 (en) | Combination mechanism with complex motion of outlet links | |
| RU2284262C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2356726C1 (en) | Manipulator for transfer of products | |
| RU2236343C2 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2191108C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2312763C1 (en) | Combination mechanism with complex motion of outlet links | |
| RU2344031C2 (en) | Manipulator for transmission of items | |
| RU2376130C1 (en) | Part transfer manipulator | |
| RU2245780C1 (en) | Hand-like device for transporting articles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111219 |