RU2710699C2

RU2710699C2 - Manipulator

Info

Publication number: RU2710699C2
Application number: RU2018100163A
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Никитин
Original assignee: Александр Андреевич Никитин
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2020-01-09
Also published as: RU2018100163A3; RU2018100163A

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to manipulator. Proposed manipulator comprises housing, drive of motion, grip and hinged spline that connects gripper with housing. Hinged spline is formed by two hinged branches arranged on opposite sides of the gripper, interconnected by pins to form internal hinges. Free ends of hinged branches coming out of housing are pressed in ball bearings installed in housing and connected with drive of movements.EFFECT: as a result, positioning accuracy is provided due to higher rigidity of the actuator.1 cl, 2 dwg

Description

Предполагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам, работающим в герметизированном объеме и может быть использовано в технологических процессах изготовления электронных приборов, обработке радиоактивных, токсичных и взрывчатых веществ, а также для проведения ряда дистанционных работ, осуществляемых в высоком вакууме, открытом космосе, под водой.The alleged invention relates to mechanical engineering, in particular to manipulators working in a sealed volume and can be used in technological processes for the manufacture of electronic devices, processing of radioactive, toxic and explosive substances, as well as for a number of remote operations carried out in high vacuum, in outer space, under the water.

Известен 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 одним концом к этому поясу, а другим к двуплечему рычагу /1/.Known manipulator containing a two-arm lever carrying a working body. The two-shouldered lever in the middle part is made with a spherical thickening mounted in a ball belt welded to 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 at one end to this belt and the other to the two-arm lever / 1 /.

Недостатком известного манипулятора является ограниченная область обслуживания, т.е. 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.A disadvantage of the known manipulator is the limited service area, i.e. 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.

В качестве прототипа выбран манипулятор, содержащий корпус, привод поступательного движения и захват, связанный с. корпусом посредством шарнирного многозвенника. /2/.As a prototype, a manipulator is selected comprising a housing, a translational motion drive and a gripper associated with. housing through the articulated multi-link. / 2 /.

Этот манипулятор имеет более широкую область обслуживания по сравнению с аналогом, благодаря возможности изменять длину шарнирного многозвенника в процессе работы. Однако ему присуща относительно низкая жесткость исполнительного органа, что снижает точность фиксации образцов при осуществлении технологических операций. Низкая жесткость обусловлена конструкцией шарнирного многозвенника.This manipulator has a wider service area compared to the analogue, due to the ability to change the length of the articulated multi-link in the process. However, it is characterized by a relatively low stiffness of the executive body, which reduces the accuracy of fixation of samples during technological operations. Low rigidity due to the design of the articulated multi-link.

Целью изобретения является обеспечение точности позиционирования образцов за счет повышения жесткости исполнительного органа.The aim of the invention is to ensure the accuracy of positioning of samples by increasing the rigidity of the executive body.

Поставленная цель достигается тем, что в известном манипуляторе, содержащем корпус, привод движений, захват, шарнирный многозвенник, соединяющий захват с корпусом, согласно изобретению шарнирный многозвенник образован двумя шарнирными ветвями, расположенными по разные стороны захвата, связанными между собой образующими внутренние шарниры штифтами и закрепленными посредством шаровых опор в корпусе, а выходящее из корпуса свободные концы шарнирных ветвей связаны с приводом движений.This goal is achieved by the fact that in the known manipulator, comprising a housing, a drive of movements, a grip, an articulated multi-link, connecting the grip to the housing, according to the invention, the articulated multi-link is formed by two articulated branches located on different sides of the grip, interconnected by pins and secured by internal pivots by means of ball bearings in the housing, and the free ends of the hinged branches emerging from the housing are connected to the drive of movements.

Отличительные от прототипа признаки являются существенными, т.к. каждый из ни необходим, а все вместе с ограничительными достаточны для достижения поставленной цели. Действительно в известном манипуляторе все звенья шарнирного многозвенника лежат в одной плоскости и из-за этого исполнительный орган в направлении перпендикулярном данной плоскости имеет незначительную жесткость. При эксплуатации шарнирный многозвенник изгибается, что затрудняет позиционирование захвата. Выполнение же в заявляемом манипуляторе шарнирного многозвенника из двух шарнирных ветвей позволяет разнести звенья шарнирного многозвенника в разные плоскости, что повышает жесткость исполнительного органа. Соединение шарнирных ветвей штифтами также способствует повышению жесткости исполнительного органа. Закрепление шарнирных ветвей посредством шаровых опор в корпусе обеспечивает работоспособность конструкции шарнирного многозвенника образованного двумя разнесенными в разные плоскости ветвями.Distinctive features from the prototype are significant, because each of them is necessary, but all together with the restrictive ones are sufficient to achieve the goal. Indeed, in the known manipulator, all the links of the articulated multi-link are in the same plane and because of this, the actuator in the direction perpendicular to this plane has slight stiffness. During operation, the articulated multi-link is bent, which makes it difficult to position the grip. The implementation of the inventive manipulator of the articulated multi-link from two articulated branches allows to distribute the links of the articulated multi-link in different planes, which increases the rigidity of the Executive body. The connection of the hinged branches with pins also helps to increase the rigidity of the actuator. The fastening of the articulated branches by means of ball bearings in the housing ensures the operability of the construction of the articulated poly-link formed by two branches spaced apart on different planes.

Из отличительных от прототипа признаков известным является закрепление исполнительного органа посредством шаровой опоры в корпусе /1/. Такие же признаки, как: выполнение шарнирного многозвенника из двух шарнирных ветвей, расположение шарнирных ветвей по разные стороны захвата,, соединение шарнирных ветвей друг с другом с помощью штифтов, образующих внутренние шарниры многозвенника, в исследованных аналогах не обнаружены. Следовательно заявляемый манипулятор отвечает критерию «существенные отличия».Of the distinctive features of the prototype of the signs known is the fixing of the Executive body through the ball bearings in the housing / 1 /. The same features as: the implementation of the articulated polygon link from two articulated branches, the location of the articulated branches on opposite sides of the grip, the connection of the articulated branches to each other with the help of pins forming the internal joints of the multicircuit, were not found in the studied analogues. Therefore, the inventive manipulator meets the criterion of "significant differences".

Сущность изобретения пояснена чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид манипулятора, на фиг. 2 - вид А фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the manipulator; FIG. 2 is a view A of FIG. 1.

Манипулятор содержит корпус 1, захват 2, шарнирный многозвенник, образованный двумя шарнирными ветвями 3 и 4, которые соединены между собой штифтами 5. Штифты 5 являются внутренними шарнирами шарнирного многозвенника. Звенья одной шарнирной ветви связаны между собой внешними шарнирами 6 шарнирного многозвенника. Свободные концы шарнирных ветвей 3, 4 запрессованы в шаровых опорах 7, установленных в корпусе 1. Выходы звеньев, запрессованных в шаровых опорах 6 из корпуса 1,. герметизированы чехлами 8.The manipulator comprises a housing 1, a gripper 2, an articulated multi-link formed by two articulated branches 3 and 4, which are interconnected by pins 5. The pins 5 are the internal hinges of the articulated multi-link. The links of one articulated branch are interconnected by external hinges 6 of the articulated multi-link. The free ends of the hinged branches 3, 4 are pressed into the ball bearings 7 installed in the housing 1. The outputs of the links pressed into the ball bearings 6 from the housing 1 ,. sealed with covers 8.

Выходящие из корпуса 1 свободные концы ветвей 3 и 4 шарнирно соединены посредством тяг 9 с рукояткой управления 10, выполняющей роль привода движений. Работает манипулятор следующим образом.Coming out of the housing 1, the free ends of the branches 3 and 4 are pivotally connected by means of rods 9 to the control handle 10, which acts as a drive of movements. The manipulator works as follows.

Для перемещения захвата 2 вдоль оси исполнительного органа рукоятке управления 10 придают поступательные движения. При перемещении рукоятки управлении 10 в сторону корпуса 1, она при помощи тяг 9 поворачивает звенья шарнирных ветвей 3 и 4, запрессованные в шаровые опоры 7, стремясь придать им положение, перпендикулярное оси исполнительного органа. Благодаря внешним шарнирам 6, соединяющим звенья, относящиеся к одной из шарнирных ветвей 3 или 4, эти звенья поворачиваются относительно образующих внутренние шарниры штифтов 5, стремясь также принять положение, перпендикулярное оси исполнительного органа.To move the capture 2 along the axis of the Executive body to the control handle 10 give translational motion. When moving the control handle 10 towards the housing 1, it with the help of rods 9 rotates the links of the hinged branches 3 and 4, pressed into the ball bearings 7, trying to give them a position perpendicular to the axis of the actuator. Thanks to the external hinges 6 connecting the links belonging to one of the hinged branches 3 or 4, these links rotate relative to the internal hinge pins 5, trying also to take a position perpendicular to the axis of the actuator.

8 результате этих перемещений звеньев шарнирных ветвей 3 и 4 захват 2 движется в сторону корпуса 1.8 as a result of these movements of the links of the articulated branches 3 and 4, the gripper 2 moves towards the housing 1.

При перемещении рукоятки управления 10 о т корпуса 1 звенья шарнирных ветвей 3 и 4 стремятся занять положение, параллельное оси исполнительного органа. Захват 2 при этом движется от корпуса 1.When moving the control handle 10 about t of the housing 1, the links of the hinged branches 3 and 4 tend to occupy a position parallel to the axis of the actuator. Capture 2 thus moves from the housing 1.

Придавая рукоятке управления 10 качательные движения в любой из плоскостей, проходящих через ось исполнительного органа, посредством тяг 9 передают эти качательные движения шарнирным ветвям 3 и 4. Вместе с шарнирными ветвями 3 и 4 качательные движения совершает захват 2.Giving the control handle 10 swinging movements in any of the planes passing through the axis of the actuator, by means of rods 9 transmit these swinging movements to the hinged branches 3 and 4. Together with the hinged branches 3 and 4, the swinging movements make a grip 2.

Благодаря закреплению крайних звеньев шарнирных ветвей 3 и 4 в шаровых опорах 7 возможна передача от рукоятки управления 10 к захвату не только качательных но и прецессионных движений. Для этого перемещают геометрический центр рукоятки управления 10 (т.е. все точки этой рукоятки) по окружности. Через тягиDue to the fixing of the extreme links of the articulated branches 3 and 4 in the ball bearings 7, it is possible to transfer from the control handle 10 to capture not only rocking but also precession movements. For this, the geometric center of the control handle 10 (i.e., all points of this handle) is moved around the circumference. Through traction

9 круговое перемещение рукоятки управления 10 передаются выходящим из корпуса 1 концам запрессованных в шаровые опоры 7звеньев. Противоположные концы этих звеньев также совершают синхронное перемещение по кругу только в обратном направлении. В результате шарнирные ветви 3 и 4 вместе с захватом 2 совершают прецессионное движение. Чехлы 8 обеспечивают герметизацию передачи всех видов движений.9, the circular movement of the control handle 10 is transmitted to the ends of the links pressed into the ball bearings 7 coming out of the housing 1. The opposite ends of these links also make synchronous movement in a circle only in the opposite direction. As a result, the hinged branches 3 and 4 together with the grip 2 make a precession movement. Cases 8 provide sealing of the transmission of all types of movements.

По сравнению с прототипом в заявляемом манипуляторе повышается жесткость исполнительного органа, благодаря тому, что шарнирные ветви многозвенника разнесены друг от друга, а их концы запрессованы в разных шаровых опорах.Compared with the prototype, the inventive manipulator increases the rigidity of the executive body, due to the fact that the articulated branches of the multi-link are spaced from each other, and their ends are pressed into different ball bearings.

Повышение жесткости исполнительного органа в плоскости, проходящей через оси шарниров, исключает изгибание шарнирного многозвенника, т.е. обеспечивает точное позиционирование захвата. Кроме того по сравнению с прототипом расширяется зона обслуживания, за счет прецессионного и качательного движений захвата.Increasing the rigidity of the actuator in a plane passing through the axis of the hinges eliminates the bending of the articulated multi-link, i.e. Provides precise grip positioning. In addition, in comparison with the prototype, the service area is expanding due to the precession and swinging gripping movements.

Источники информации:Sources of information:

1. А.с. СССР №517482, Мкл. B25J 1/00, 1976 г.1. A.S. USSR No. 517482, Mcl. B25J 1/00, 1976

2. А.с. СССР №963847, Мкл. B25J 9/00,1981 г. (прототип).2. A.S. USSR No. 963847, Mcl. B25J 9 / 00.1981 g. (Prototype).

Claims

A manipulator comprising a housing, a drive of movements, a gripper and an articulated multi-link connecting the gripper to the housing, characterized in that the articulated multi-link is formed by two articulated branches located on opposite sides of the gripper, interconnected by pins forming internal hinges, and the free ends leaving the housing hinged branches are pressed into ball bearings installed in the housing and are connected with the drive movements.