RU2521933C1 - Handler for transfer of items - Google Patents
Handler for transfer of items Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521933C1 RU2521933C1 RU2012151748/02A RU2012151748A RU2521933C1 RU 2521933 C1 RU2521933 C1 RU 2521933C1 RU 2012151748/02 A RU2012151748/02 A RU 2012151748/02A RU 2012151748 A RU2012151748 A RU 2012151748A RU 2521933 C1 RU2521933 C1 RU 2521933C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- link
- disk
- connecting rod
- actuator
- output links
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к комбинированным механизмам со сложным движением выходных звеньев, которые применяются для выполнения вспомогательных операций при обслуживании работы машин, станков, прессов и устройств различного назначения. Такие манипуляционные механизмы, имитирующие определенные движения рук человека, обеспечивают захват 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, which are used to perform auxiliary operations in servicing the operation of machines, machine tools, presses and devices for various purposes. Such manipulation mechanisms that simulate certain movements of a person’s hands provide for the capture of the product - the 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 но 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 the capture of the product, its movement on the circular arc and the release containing the actuator with jaws to capture the products, the rotation mechanism and hydraulic drive (Krainev AF Dictionary dictionary of the 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; содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с ведущим, промежуточным и выходным звеньями, исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, в котором ведущее звено передаточного механизма выполнено в виде зубчатого колеса, выходное в виде зубчатой рейки, при этом промежуточное звено состоит из двух блоков шестерен, в каждом из которых одна шестерня для взаимодействия с ведущим звеном, другая - с ведомым звеном (патент РФ №2217297 (РФ), опубл. в БИ, 2003. - №33 - прототип).It is also known device type "hand" for the transfer of products; comprising a combined mechanism made in the form of a transmission mechanism with driving, intermediate and output links, an actuating mechanism with driving and output links, the last of which are provided with jaws for gripping the products, and a drive in which the driving link of the transmission mechanism is made in the form of a gear wheel, the output in the form of a gear rack, while the intermediate link consists of two gear blocks, each of which has one gear for interacting with the driving link, the other with the driven link (RF patent No. 2217297 (RF), publ. In BI, 2003. - No. 33 - prototype).
Основным недостатком прототипа являются большое число подвижных звеньев и кинематических пар. Это снижает точность работы устройства, уменьшает производительность, увеличивает энергозатраты на процесс передачи изделий.The main disadvantage of the prototype are a large number of moving links and kinematic pairs. This reduces the accuracy of the device, reduces productivity, increases the energy consumption for the process of transferring products.
Задачей настоящего изобретения является упрощение структуры кинематической цепи устройства, повышение производительности и точности работы.The objective of the present invention is to simplify the structure of the kinematic circuit of the device, increasing productivity and accuracy.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в манипуляторе, содержащем передаточный механизм с ведущим, промежуточным и выходным звеньями, исполнительный механизм с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, промежуточное звено передаточного механизма выполнено в виде кинематически связанных шатуна и диска, при этом шатун шарнирно связан с ведущим звеном, а на оси диска закреплено зубчатое колесо, сопряженное с ведущим звеном исполнительного механизма.The solution to this problem is achieved by the fact that in the manipulator containing the transmission mechanism with the leading, intermediate and output links, the actuator with the driving and output links, the last of which are equipped with jaws for gripping the products, and the drive, the intermediate link of the transmission mechanism is made in the form of kinematically connected the connecting rod and the disk, while the connecting rod is pivotally connected to the drive link, and a gear wheel fixed to the drive link of the actuator is fixed on the axis of the drive.
Кинематическая связь шатуна и диска выполнена в виде шарнира, при этом расстояние от центра шарнира до центра диска равно расстоянию от центра шарнира, связывающего шатун с ведущим звеном, до центра вращения ведущего звена, а расстояние между центрами шарниров на ведущем звене и диске - длина шатуна - равно расстоянию между центрами вращения ведущего звена и диска.The kinematic connection of the connecting rod and the disk is made in the form of a hinge, while the distance from the center of the hinge to the center of the disk is equal to the distance from the center of the hinge connecting the connecting rod to the drive link to the center of rotation of the drive link, and the distance between the centers of the hinges on the drive link and the disk is the length of the connecting rod - equal to the distance between the centers of rotation of the drive link and the disk.
Выполнение промежуточного звена передаточного механизма в виде шатуна, кинематически связанного с диском, позволяет упростить кинематическую схему передаточного механизма путем уменьшения числа подвижных звеньев и кинематических пар, при этом работоспособность передаточного механизма, как следует из формулы Чебышева, сохраняетсяThe implementation of the intermediate link of the transmission mechanism in the form of a connecting rod kinematically connected to the disk, allows to simplify the kinematic scheme of the transmission mechanism by reducing the number of moving links and kinematic pairs, while the efficiency of the transmission mechanism, as follows from the Chebyshev formula, is preserved
W = 3 · n - 2р5 - р4 = 3 · 3 - 2 · 4 - 0 = 1,W = 3 · n - 2р 5 - р 4 = 3 · 3 - 2 · 4 - 0 = 1,
где W - степень подвижности механизма, W = 1;where W is the degree of mobility of the mechanism, W = 1;
n - число подвижных звеньев (ведущее звено, шатун, диск, на оси которого жестко закреплено зубчатое колесо, сопряженное с ведущим звеном исполнительного механизма), n = 3;n is the number of movable links (drive link, connecting rod, disk, on the axis of which a gear wheel is fixed, coupled to the drive link of the actuator), n = 3;
р5 - число низших кинематических пар, p5 = 4;p 5 is the number of lower kinematic pairs, p 5 = 4;
р4- число высших кинематических пар, р4 = 0.p 4 is the number of higher kinematic pairs, p 4 = 0.
Упрощение схемы передаточного механизма позволяет снизить энергозатраты на движение и повысить точность выполнения последнего.Simplification of the transmission mechanism allows to reduce energy consumption for movement and increase the accuracy of the latter.
Равенство длины шатуна расстоянию между центрами вращения ведущего звена и диска позволяет иметь параллелограммный механизм, в котором ведущее звено и диск вращаются синхронно, при этом шатун совершает плоскопараллельное движение. Такой характер движения шатуна обеспечивается, поскольку отстояние шарниров на ведущем звене и диске от центров вращения соответственно ведущего звена и диска выполнено одинаковым.The equal length of the connecting rod to the distance between the centers of rotation of the drive link and the disk allows you to have a parallelogram mechanism in which the drive link and the disk rotate synchronously, while the connecting rod performs plane-parallel motion. This nature of the movement of the connecting rod is ensured, since the distance of the hinges on the driving link and the disk from the centers of rotation of the driving link and the disk, respectively, is the same.
Работоспособность передаточного механизма в кинематической связи его с ведущим звеном исполнительного механизма также удовлетворяет формуле ЧебышеваThe efficiency of the transmission mechanism in its kinematic connection with the leading link of the actuator also satisfies the Chebyshev formula
W = 3 · n - 2р5 - р4 = 3 · 4 - 2 · 5 - 1 = 1,W = 3 · n - 2р 5 - р 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;
р5 - число низших кинематических пар, р5 = 5;p 5 is the number of lower kinematic pairs, p 5 = 5;
р4 - число высших кинематических пар, р4 = 1 (сопряжение зубчатого колеса, жестко закрепленного на оси диска, с ведущим звеном исполнительного механизма). p 4 - the number of higher kinematic pairs, p 4 = 1 (the pair of gears, rigidly fixed to the axis of the disk, with the leading link of the actuator).
Предлагаемый манипулятор для передачи изделий поясняется чертежом, на фиг.1 представлена кинематическая схема манипулятора.The proposed manipulator for transferring products is illustrated in the drawing, figure 1 shows the kinematic diagram of the manipulator.
Манипулятор содержит передаточный механизм 1, исполнительный механизм 2 с губками 3 для захвата изделий и привод 4.The manipulator contains a transmission mechanism 1, an actuator 2 with jaws 3 for gripping products and a drive 4.
Передаточный механизм 1 выполнен в виде рычажно-зубчатого механизма, который включает ведущее звено-кривошип 5, закрепленный на валу привода 4, шатун 6, один конец которого шарнирно связан с кривошипом, другой посредством пальца 7 шарнирно связан с диском 8, зубчатое колесо 9, закрепленное на оси 10 диска 8, которое является выходным звеном передаточного механизма, сопряженным с ведущим звеном 11 исполнительного механизма 2. Ось 10 установлена в неподвижных прямолинейных направляющих 12.The transmission mechanism 1 is made in the form of a lever-gear mechanism, which includes a leading link-crank 5, mounted on the drive shaft 4, a connecting rod 6, one end of which is pivotally connected to the crank, the other by means of a finger 7 is pivotally connected to the disk 8, the gear wheel 9, mounted on the axis 10 of the disk 8, which is the output link of the transmission mechanism, paired with the leading link 11 of the actuator 2. The axis 10 is installed in the fixed rectilinear guides 12.
Исполнительный механизм 2 включает ведущее звено 11 в виде зубчатой рейки, смонтированной в направляющих 13, выходные звенья 14 и 15 с губками 3 для захвата изделий, шарнирно связанные посредством пальца 16 с ведущим звеном 11, и неподвижный кулачок-копир 17, в теле которого выполнены фигурные продольные пазы 18 и 19 для взаимодействия с роликами 20, смонтированными на свободных концах выходных звеньев.The actuator 2 includes a leading link 11 in the form of a gear rack mounted in the guides 13, output links 14 and 15 with jaws 3 for gripping products pivotally connected by means of a pin 16 to the leading link 11, and a fixed cam-copier 17, in the body of which curly longitudinal grooves 18 and 19 for interaction with rollers 20 mounted on the free ends of the output links.
Губки 3 для захвата изделий выполнены по форме передаваемых изделий и закреплены на выходных звеньях жестко, но разъемно.The sponges 3 for gripping the products are made in the form of the transmitted products and are fixed to the output links rigidly, but detachably.
Работоспособность кинематической цепи манипулятора, содержащей передаточный и исполнительный механизмы, подтверждается формулой Чебышева:The performance of the kinematic chain of the manipulator, containing the transmission and actuating mechanisms, is confirmed by the Chebyshev formula:
W = 3 · n - 2p5 - p4 = 3 - 5 - 2 - 6 - 2 = 1,W = 3n - 2p 5 - p 4 = 3 - 5 - 2 - 6 - 2 = 1,
где W - степень подвижности цепи манипулятора, W = 1;where W is the degree of mobility of the manipulator chain, W = 1;
n - число подвижных звеньев (кривошип, шатун, диск, ведущее звено исполнительного механизма, выходное звено исполнительного механизма), n = 5;n is the number of movable links (crank, connecting rod, disk, drive link of the actuator, output link of the actuator), n = 5;
р5 - число низших кинематических пар, р5 = 6;p 5 is the number of lower kinematic pairs, p 5 = 6;
р4 - число высших кинематических пар (сопряжения: колеса 9 с рейкой 11, выходного звена 14 с пазом 18), р4 = 2.p 4 - the number of higher kinematic pairs (pairing: wheels 9 with a rack 11, the output link 14 with a groove 18), p 4 = 2.
Манипулятор для передачи изделий работает следующим образом.The manipulator for the transfer of products works as follows.
При работе привода 4 кривошип 5 совершает вращательное движение с постоянной скоростью, при этом шатун 6, шарнирно связанный с кривошипом, генерирует вращение диска 8 и закрепленного на его оси 10 зубчатого колеса 9 с постоянной угловой скоростью. При вращении колеса 9, сопряженного с рейкой 11, последняя совершает поступательное движение, обеспечивая движение выходных звеньев 14 и 15 с губками 3 для захвата изделий.When the drive 4 is operating, the crank 5 rotates at a constant speed, while the connecting rod 6, pivotally connected to the crank, generates a rotation of the disk 8 and the gear wheel 9 fixed on its axis 10 at a constant angular speed. During the rotation of the wheel 9, coupled with the rack 11, the latter performs a translational movement, providing the movement of the output links 14 and 15 with jaws 3 to capture products.
В позиции «схват изделия» в разжатые губки подается изделие - объект манипулирования. В начале рабочего хода губки, имитируя движение выходных звеньев, сжимаются обеспечивая «схват» изделия по большей части его периметра. При рабочем ходе губки занимают сжатое положение, удерживая изделие, переносимое из одной позиции в другую по прямолинейной траектории. По завершении рабочего хода губки 3 разжимаются и изделие выводится из устройства. В позиции «выдача изделия» рейка 11 занимает текущее положение, при котором губки оказываются разжатыми до начала холостого хода. При холостом ходе (без изделия) губки 3 занимают сжатое положение, поскольку ролики 20 выходных звеньев 14 и 15 взаимодействуют с теми же фигурными пазами 18 и 19 в теле копира 17, что и при рабочем ходе.In the “grip of the product” position, the product — the object of manipulation — is fed into the open lips. At the beginning of the working stroke, the sponges, simulating the movement of the output links, are compressed providing a “grip” of the product over most of its perimeter. During the working stroke, the jaws occupy a compressed position, holding the product, transferred from one position to another along a straight line path. At the end of the stroke, the jaws 3 open and the product is removed from the device. In the position "issue of the product" rail 11 occupies the current position at which the jaws are unclenched before the start of idling. When idle (without the product), the jaws 3 occupy a compressed position, since the rollers 20 of the output links 14 and 15 interact with the same curly grooves 18 and 19 in the body of the copier 17 as during the working stroke.
В периоде кинематического (рабочего) цикла манипулятора губки 3, имитируя движение выходных звеньев 14 и 15, совершают сложное движение, состоящее из двух простых движений: возвратно-поступательного вместе с рейкой 11 и возвратно-поворотного с выстоями относительно рейки 11.In the period of the kinematic (working) cycle of the manipulator, the sponges 3, simulating the movement of the output links 14 and 15, perform a complex movement consisting of two simple movements: reciprocating together with rack 11 and reciprocating with outstands relative to rack 11.
Выполнение промежуточного звена передаточного механизма в виде кинематически связанных шатуна и диска упрощает конструкцию передаточного механизма, повышает производительность и точность работы.The implementation of the intermediate link of the transmission mechanism in the form of kinematically connected connecting rod and disk simplifies the design of the transmission mechanism, increases productivity and accuracy.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012151748/02A RU2521933C1 (en) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Handler for transfer of items |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012151748/02A RU2521933C1 (en) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Handler for transfer of items |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012151748A RU2012151748A (en) | 2014-06-10 |
| RU2521933C1 true RU2521933C1 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=51214076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012151748/02A RU2521933C1 (en) | 2012-12-03 | 2012-12-03 | Handler for transfer of items |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2521933C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2822908C1 (en) * | 2023-08-18 | 2024-07-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Manipulator for transfer of articles |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2716400A1 (en) * | 1994-02-22 | 1995-08-25 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Manipulator device, with parallel structure, for moving an object in a cylindrical workspace. |
| US5885052A (en) * | 1996-06-03 | 1999-03-23 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Transferring apparatus and robot arm |
| RU2217297C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-11-27 | Калининградский государственный технический университет | Hand type apparatus for transferring articles |
| RU2224638C2 (en) * | 2002-05-06 | 2004-02-27 | Калининградский государственный технический университет | Hand type apparatus for handling articles |
| RU2264907C1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-11-27 | Калининградский государственный технический университет | Device for transporting articles |
| RU2346804C2 (en) * | 2007-03-27 | 2009-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Manipulator for parts transfer |
-
2012
- 2012-12-03 RU RU2012151748/02A patent/RU2521933C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2716400A1 (en) * | 1994-02-22 | 1995-08-25 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Manipulator device, with parallel structure, for moving an object in a cylindrical workspace. |
| US5885052A (en) * | 1996-06-03 | 1999-03-23 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Transferring apparatus and robot arm |
| RU2217297C1 (en) * | 2002-04-10 | 2003-11-27 | Калининградский государственный технический университет | Hand type apparatus for transferring articles |
| RU2224638C2 (en) * | 2002-05-06 | 2004-02-27 | Калининградский государственный технический университет | Hand type apparatus for handling articles |
| RU2264907C1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-11-27 | Калининградский государственный технический университет | Device for transporting articles |
| RU2346804C2 (en) * | 2007-03-27 | 2009-02-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" | Manipulator for parts transfer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2822908C1 (en) * | 2023-08-18 | 2024-07-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Manipulator for transfer of articles |
| RU2822909C1 (en) * | 2023-08-18 | 2024-07-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Manipulator with reciprocating movement of grippers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012151748A (en) | 2014-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2346804C2 (en) | Manipulator for parts transfer | |
| RU2521933C1 (en) | Handler for transfer of items | |
| RU2331507C1 (en) | Integrated mechanism with compound motion of extending links | |
| RU2390406C1 (en) | Transfer manipulator | |
| RU2521935C1 (en) | Handler for transfer of items | |
| RU2521934C1 (en) | Multiunit mechanism with compound motion of output links | |
| RU2376130C1 (en) | Part transfer manipulator | |
| RU2245780C1 (en) | Hand-like device for transporting articles | |
| RU2412046C2 (en) | Device for transfer of items | |
| RU2217297C1 (en) | Hand type apparatus for transferring articles | |
| RU2333829C1 (en) | Manipulator for items transfer | |
| RU2438856C2 (en) | Device for items transmission | |
| RU2245782C1 (en) | Hand-like device for transporting articles | |
| RU2312763C1 (en) | Combination mechanism with complex motion of outlet links | |
| RU2312008C1 (en) | Combination type mechanism with complex motion of outlet links | |
| RU2236343C2 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2191109C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2243882C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2245781C1 (en) | Hand-like device for transporting articles | |
| RU2224638C2 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2191107C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2247021C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2331506C2 (en) | Integrated mechanism with compound motion of extending links | |
| RU2191108C1 (en) | Hand type apparatus for handling articles | |
| RU2193963C1 (en) | Hand-type apparatus for transfer of articles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151204 |