RU2698114C2

RU2698114C2 - Rapier-type manipulator

Info

Publication number: RU2698114C2
Application number: RU2018100168A
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Никитин
Original assignee: Александр Андреевич Никитин
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-08-22
Also published as: RU2018100168A3; RU2018100168A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to rapier-type manipulator. To expand the service area, the rapier-type manipulator comprises gripper 14, a translation drive in the form of movable bar 8 and a hinge bucket. Said multilink consists of drive 11 and driven 12 parallelograms, adjacent links of which are formed by short arms of levers near master parallelogram and long arms of said levers at driven parallelogram.

EFFECT: invention can be used for operation in laboratories, production and protective boxes, excluding impact of aggressive substances on service personnel.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к защитной технике, предназначенной для работы в лабораториях, производственных и защитных боксах, исключающих воздействие агрессивных веществ на обслуживающий персонал.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely, to protective equipment intended for use in laboratories, industrial and protective boxes, eliminating the effects of aggressive substances on maintenance personnel.

Известен копирующий манипулятор, содержащий двуплечий рычаг, несущий рабочий орган. Двуплечий рычаг, в средней части выполнен со сферическим утолщением, установленном в шаровом поясе, вваренном в стенку изолированной камеры. В зазоре между сферическим утолщением и шаровым поясом установлен сепаратор с шариками. Шаровой пояс герметизирован сильфоном, приваренным к этому поясу, а с другой стороны к двуплечему рычагу (А.С. СССР №517482, МКл B25J 1/00, 1976).Known copy manipulator containing a two-arm lever carrying a working body. The two shoulders lever, in the middle part, is made with a spherical thickening, mounted in a ball zone, welded into the wall of an insulated chamber. In the gap between the spherical thickening and the ball belt, a separator with balls is installed. The ball belt is sealed with a bellows welded to this belt, and on the other hand to a two-arm lever (AS USSR No. 517482, MKL B25J 1/00, 1976).

Недостатком копирующие манипулятора является ограниченная область обслуживания, т.к. рабочий орган может перемещаться только по сферической поверхности одного радиуса, из-за того, что длина рабочего плеча двуплечего рычага не может быть изменена в процессе работы.The disadvantage of copying the manipulator is the limited service area, as the working body can only move along the spherical surface of one radius, due to the fact that the length of the working shoulder of the two-shouldered lever cannot be changed during operation.

Недостатки аналога частично устранены в выбранном качестве прототипа манипуляторе, содержащем корпус, установленный в нем привод поступательного движения и захват, связанный с корпусом, посредством шарнирного многозвенника (А.С. СССР №963847, МКл B25J 9/00). Этот манипулятор имеет широкую область обслуживания по сравнению с копирующим манипулятором, благодаря возможности изменять длину шарнирного многозвенника.The disadvantages of the analogue are partially eliminated in the chosen manipulator as a prototype, which contains a housing, a translational drive installed in it and a gripper connected to the housing by means of a articulated multi-link (AS USSR No. 963847, MKL B25J 9/00). This manipulator has a wide service area compared to the copy manipulator, due to the ability to change the length of the articulated multi-link.

Недостатком прототипа является то, что в зону обслуживания не попадает значительная часть пространства, прилегающего к корпусу. Это обусловлено большой толщиной многозвенника в сложенном состоянии из-за большого количества звеньев. Уменьшить же эту толщину за счет уменьшения сечения рычагов невозможно, т.к. снизятся прочностные характеристики многозвенника.The disadvantage of the prototype is that a significant part of the space adjacent to the housing does not fall into the service area. This is due to the large thickness of the linker when folded due to the large number of links. It is impossible to reduce this thickness by reducing the cross section of the levers, because the strength characteristics of the multi-linker will decrease.

Целью изобретения является расширение зоны обслуживания.The aim of the invention is the expansion of the service area.

Поставленная цель достигается тем, что в известном шпатовом манипуляторе, содержащим захват, привод поступательного движения и соединяющий их шарнирный многозвенник, согласно изобретению шарнирный многозвенник выполнен в виде ведущего и ведомого параллелограммов, смежные звенья которых образованы короткими плечами рычагов у ведущего параллелограмма и длинными плечами этих же рычагов у ведомого параллелограмма.This goal is achieved by the fact that in the well-known spar manipulator containing a grip, translational drive and connecting the articulated multi-link, according to the invention, the articulated multi-link is made in the form of a leading and driven parallelograms, the adjacent links of which are formed by short arms of the levers of the leading parallelogram and long shoulders of the same leverage at the driven parallelogram.

Отличительные признаки являются существенными, т.к. каждый из них необходим, а вместе с ограничительными достаточны для достижения поставленной цели. Действительно выполнение шарнирного многозвенника в виде ведущего и ведомого параллелограммов позволяет за счет сокращения количества звеньев по сравнению с прототипом значительно уменьшить толщину многозвенника в сложенном виде. А это обеспечивает уменьшение величины минимального удаления захвата от стенки камеры. Выполнение смежных звеньев параллелограммов таким образом, что образующие их рычаги разделены на короткие плечи, принадлежащие ведущему параллелограмму, и на длинные плечи, принадлежащие ведомому параллелограмму, позволяет не уменьшать максимального удаления захвата от стенки камеры при сокращении по сравнению с прототипом количества шарнирных параллелограммов. Если же смежные звенья ведущего и ведомого параллелограммов выполнять, как в прототипе, в виде равноплечих рычагов, то зона обслуживания сузится, т.к. уменьшится максимальное удаление захвата от стенки камеры.Distinctive features are significant because each of them is necessary, and together with restrictive ones are sufficient to achieve the goal. Indeed, the implementation of the articulated multi-link in the form of master and slave parallelograms allows, due to the reduction in the number of links in comparison with the prototype, to significantly reduce the thickness of the multi-link in folded form. And this provides a decrease in the minimum capture distance from the chamber wall. The execution of adjacent links of parallelograms in such a way that the levers forming them are divided into short arms belonging to the leading parallelogram and long arms belonging to the driven parallelogram, which allows not to reduce the maximum distance of capture from the chamber wall while reducing the number of articulated parallelograms in comparison with the prototype. If the adjacent links of the leading and driven parallelograms are performed, as in the prototype, in the form of equal leverage, then the service area will be narrowed, because The maximum capture distance from the chamber wall will decrease.

Отличительные от прототипа признаки в исследованных аналогах не обнаружены, следовательно заявляемый захват отвечает критерию «существенные отличия».Distinctive features from the prototype signs in the studied analogues were not found, therefore, the claimed capture meets the criterion of "significant differences".

На чертеже изображен общий вид шпатового манипулятора.The drawing shows a General view of the spar manipulator.

Шпатовый манипулятор содержит проходку 1, шаровую опору с фиксатором 2, состоящую из внутреннего 3, наружного 4, и двух средних 5, 6 сферических элементов, расположенных концентрично друг относительно друга. В шаровой опоре смонтирована труба 7, закрепленная в средних сферических элементах. Через трубу 7 пропущена подвижная штанга 8, на одном конце которой жестко закреплена рукоятка управления 9. Другой конец подвижной штанги 8 соединена с внутренним шарниром 10 ведущего 11 и ведомого 12 параллелограммов. Подвижная штанга 8, параллелограммы 11, 12 и захват 13 образуют исполнительный орган. Ведущий параллелограмм 11 шарнирно закреплен на среднем сферическом элементе 5. Смежные звенья параллелограммов образуют неравноплечие рычаги: которые плечи у ведущего параллелограмма 11 и длинные у ведомого 12.The spatula manipulator contains a penetration 1, a ball bearing with a retainer 2, consisting of an inner 3, an outer 4, and two middle 5, 6 spherical elements arranged concentrically relative to each other. In the ball bearing mounted pipe 7, mounted in the middle spherical elements. A movable rod 8 is passed through the pipe 7, at one end of which the control handle 9 is rigidly fixed. The other end of the movable rod 8 is connected to the inner hinge 10 of the lead 11 and the driven 12 parallelograms. The movable rod 8, the parallelograms 11, 12 and the gripper 13 form the Executive body. The leading parallelogram 11 is pivotally mounted on the middle spherical element 5. Adjacent links of the parallelograms form unequal levers: the shoulders of the leading parallelogram 11 and long of the slave 12.

Внутренний сферический элемент 3 связан с трубой 7 посредством герметизирующего сильфона 14. Другой конец трубы 7 связан с рукояткой управления 9 посредством герметизирующего сильфона 15. Средний сферический элемент 5, наружный сферический элемент 4 и внутренний сферический элемент 3 образуют со стороны исполнительного органа полость 16. Средний сферический элемент 6 и внутренний сферический элемент 3 образуют со стороны рукоятки управления 9 полость 17. Полости 16 и 17 заполнены экранирующим веществом, в качестве которого могут быть использованы порошки графита, иридия или проточная вода.The inner spherical element 3 is connected to the pipe 7 by means of a sealing bellows 14. The other end of the pipe 7 is connected to the control handle 9 by means of a sealing bellows 15. The middle spherical element 5, the outer spherical element 4 and the inner spherical element 3 form a cavity 16 from the side of the actuator. Middle the spherical element 6 and the inner spherical element 3 form on the side of the control handle 9 a cavity 17. The cavities 16 and 17 are filled with a shielding material, which can be used as Powders of graphite, iridium or running water.

Манипулятор работает следующим образом. Перемещая рукоятку управления 9 в сторону исполнительного органа, подвижной штангой передвигают внутренний шарнир 10 от шаровой опоры. При этом сдвигаются крайние шарниры и раскрывается захват 13. Затем захват подводят к образцу. Рукоятку управления перемещают в обратном направлении и захватывают захватом 13 образец. Захват 13 получает качательное движение от рукоятки управления 9 через подвижную штангу 8, качающуюся вместе с трубой 7 в шаровой опоре. Герметизирующий сильфон 14 герметизирует передачу качательного движения захвату 13 от рукоятки управления 9.The manipulator works as follows. Moving the control handle 9 in the direction of the executive body, the movable rod move the inner joint 10 from the ball joint. In this case, the extreme joints are shifted and the grip 13 is opened. Then the grip is brought to the sample. The control handle is moved in the opposite direction and capture sample 13 by gripping. The grip 13 receives a swinging movement from the control handle 9 through a movable rod 8, swinging together with the pipe 7 in a ball bearing. The sealing bellows 14 seals the transmission of the oscillating motion to the grip 13 from the control handle 9.

При вращательном движении рукоятки управления 9 захват 13 получает вращательное движение через подвижную штангу 8, внутренний шарнир 10, ведомый параллелограмм 12. При этом вместе с подвижной штангой 8 ведущим 11 и ведомым 12 параллелограммами осуществляют вращательное движение трубка 7 и средние сферические элементы 5 и 6 шаровой опоры.During the rotational movement of the control handle 9, the gripper 13 receives rotational motion through the movable rod 8, the inner hinge 10, driven by a parallelogram 12. Moreover, together with the movable rod 8, the leading 11 and the driven 12 parallelograms, the tube 7 and the middle spherical elements 5 and 6 of the ball supports.

При возвратно-поступательном движении захват получает возвратно-поступательное движение от рукоятки управления 9 через подвижную штангу 8, которая перемещаясь вдоль трубы 7 перемещает внутренний шарнир 10. При этом, когда рукоятку управления 9 перемещают в сторону захвата 13, подвижная штанга 8 растягивает ведущий параллелограмм 11. Сближение внешних шарниров ведущего параллелограмма вызывает сближение внешних шарниров ведомого параллелограмма 12 и перемещение захвата в глубь камеры. Причем величина перемещения захвата во столько раз больше величины перемещения рукоятки управления 9, во сколько раз звено ведомого параллелограмма 12 больше звена ведущего параллелограмма 11. Герметизирующий сильфон 15 обеспечивает герметизацию возвратно-поступательного движения.When the reciprocating movement, the capture receives reciprocating movement from the control handle 9 through the movable rod 8, which moves along the pipe 7 moves the inner hinge 10. Moreover, when the control handle 9 is moved towards the gripper 13, the movable rod 8 stretches the leading parallelogram 11 The approach of the external hinges of the leading parallelogram causes the approach of the external hinges of the driven parallelogram 12 and the capture is moved deeper into the chamber. Moreover, the amount of movement of the capture is so many times greater than the amount of movement of the control handle 9, how many times the link of the driven parallelogram 12 is greater than the link of the lead parallelogram 11. The sealing bellows 15 provides sealing of the reciprocating movement.

При движении рукоятки управления 9 от захвата 13 подвижная штанга сжимает ведущий параллелограмма 11, перемещая захват в обратном направлении.When the control handle 9 moves from the grip 13, the movable rod compresses the leading parallelogram 11, moving the grip in the opposite direction.

Предлагаемый манипулятор по сравнению с прототипом увеличивает зону обслуживания за счет сокращения толщины шарнирного многозвенника в сжатом состоянии, благодаря уменьшению количества параллелограммов.The proposed manipulator in comparison with the prototype increases the service area by reducing the thickness of the articulated multi-link in a compressed state, due to the reduction in the number of parallelograms.

Кроме того сокращается количество пар трения из-за сокращения числа шарниров, а это приводит к повышению надежности и уменьшению количества загрязнений (продуктов износа), выделяемых при работе пар трения.In addition, the number of friction pairs is reduced due to the reduction in the number of hinges, and this leads to increased reliability and a decrease in the amount of contaminants (wear products) emitted during the operation of friction pairs.

Claims

A stepper manipulator comprising a gripper, a translational motion drive and an articulated multi-link connecting them, characterized in that the articulated multi-link is made in the form of a leading and driven parallelogram, adjacent links of which are formed by short arms of the levers at the leading parallelogram and long arms of the same levers at the driven parallelogram.