SU1097187A3 - Исполнительный орган манипул тора - Google Patents

Abstract

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН МАНИПУЛЯТОРА преимущественно контактной сварки, содержащий рабочую консоль (стрелу), имекмцую возможность поступательного и качательного движений от приводов, а также шарнирно сочлененные звень , отличающийс   тем, что, с целью расширени  технологических возможностей, два звена выполнены в виде кривошипношатунных механизмов с ведомым ползуном , причем центры вращени  кривошипов этих механизмов расположены на оси рабочей консоли или р дом с ней, а шатуны этих механизмов шарнирно св заны с рабочей консолью. СО i со 00 vj

Description

Изобретение относитс  к робототех нике, в.частности к устройствам дл  уггравлени  подвижно расположенным на стреле исполнительным органом с инструментом, причем исполнительный орган выполнец с возможностью перемещени  в трех координатах. Известно устройство, в котором сварочный инструмент расположен с возможностью поворота и вращени  на стреле, размещенной в несущей подлежащего обработке элемента по трем координатам и имеет поворотную опору дл  стрелы 1 . Недостатком этого устройства (манипул тора)  вл етс  то, -что примен емое при точечной сварке давление должно восприниматьс  стрелой, котора  при известных конструкци х подвергаетс  сильнымнагрузкам на изгиб. Из этих изгибающих нагрузок результируетс  смещение кончиков электродов, что приводит к слишком сильному износу электродов, а также к снижению качества сварки. Поэтому стрела должна быть особенно прочной на изгиб и вследствие этого  вл етс  слишком т желой. Дл  такой стрелы тр буетс  поэтому массивна  и занимающа  много места несуща  стойка. Пр  молинейные направл ющие несущей стой ки и стрелы не могут выполн тьс  без зазора, и рассто ние к концу направл ющей измен етс , вследствие чего возникают дополнительные прогибы и неточности в позиционировании. Известна также структурна  схема манипул тора, которьш может быть использован , в частности, дл  сварки, содержаща  рабочую консоль (стрелу) имеющую возможность поступательного и качательного движений от приводов а также шарнирно сочлененные звень  Недостатком известного манипул тора с данной структурной схемой  вл етс  то, что расположенный на конус стрелы инструмент не имеет ка чательного движени , что сужает тех нологические возможности исполнител ного органа манипул тора. Цель изобретени  - расширение те нологических возможностей. Поставленна  цель достигаетс  те что в исполнительном органе, содерж щем рабочую консоль (стрелу), имеющ возможность поступательного и качате ного движений от приводов, и шарнир но сочлененные звень , два звена вы полнены в виде кривошипно-шатунных механизмов с ведомым ползуном, причем центры вращени  кривошипов этих механизмов расположены на оси рабочей консоли или р дом с ней, а шатуны этих механизмов шарнирно св заны с рабочей консолью. На фиг. 1 дана стрела исполнительного органа манипул тора (схема), вид пр мо; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -. сечение Б-Б центрального шарнира на фиг. 1; на фиг. 4 - продольный разрез В-В через нижнюю часть стрелы на фиг. 2;.на фиг. 5 - второй вариант выполнени  устройства; на фиг. 6 - третий вариант выполнени  устройства; на фиг.7 конструкци  варианта выполнени  устройства по фиг. 2, вид сбоку; на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг. 7. Согласно примеру выполнени , иллюстрируемому на фиг. 1 и 2, стрела исполнительного органа манипул тора представлена в соединении с парой сопр женных механизмов, выполнена в виде четырехшарнирной конструкции и несет расположенный с возможностью поворачивани  инструмент, например сварные электроды. Приводна  система 1 дл  собственного движени  инструмента сообщает инструменту поворотное и вращательное движение. В то врем  как приводна  система дл  позиционировани  четырехшарнирной конструкции как приводна  система 2 дл  позиционировани  четырехшарнирной конструкции приподнимает инструмент и осуществл ет его боковое перемещение. Дополнительно к этому четырехшарнирна  конструкци  может быть расположена с возможностью вращени , поворачивани  и/или линейного перемещени  в стационарной несущей конструкции, так что может достигатьс  любое позиционирование инструмента в пространстве. Согласно представленному примеру выполнени  предусмотрено два предназначенных дл  движени  четырехшарнирной системы 2 приводных агрегата 3 и 4, а также еще один приводной агрегат 5 дл  самосто тельного движени  сварных электродов 6. В этом.приводном агрегате 5 содержатс  по крайней мере два отдельных привода, один из которых служит дл  поворачивани  сварных электродов 6 вокруг оси 7, а другой - дл;1 вращени  электродов вокруг оси W шарнирной системы (фиг. 1). Может быть также предусмотрен третий отдельный привод дл  поворачивани  электродов вокруг точки пересечени  оси 7 с осью W. Кроме того, стрелка показывает, что все устройство распо ложено с возможностью поворачивани  вокруг цапфы 8 несущей стойки 9, вследствие чего увеличиваетс  зона позиционировани  инструмента в пространстве . Вместо цапфы 8 могут быть предусмотрены пр молинейные направл ющие (ролики, втулки и т.п.), что позвол  ет обеспечить подвижность устройства в направлении Y. Еще одна возможность увеличени  степени подвижности исполнительного органа заключаетс  в предусматривании поворотного венца 10, внешнее кольцо которого расположено стационарно , и на его внутреннем кольце посредством консоли 11 расположено с возможностью вращени  вокруг оси W все устройство. Такое выполнение дает, аналогично степен м свободы X и Y, также и степень свободы U (фиг. 1). Это устройство приводитс  посредством приводного узла, состо щего из двигател , тормоза, передачи , датчика числа оборотов и датчиков пути. При соответствующих размерах элементов устройства указанные степени подвижности U, X, Y могут накладыватьс  друг на друга. Шарнирна  систем;а выполнена следующим образом. Упом нута  четьфехшарнирна  приводна  система 2 состоит из двух кривошипов 12 и 13 (фиг. 2, 3, 5-7) которые посредством приводных агрегатов 3 и 4 поворачиваютс  вокруг стационарно размещенного центрального шарнира 14, имеющего элемент 15 (фиг. 1). Кривошипы 12 и 13 шарнирно св заны на их свободном конце с т гами 16, которые со своей стороны свободными концами образуют шарнир (фиг. 4), к которому присоединена стрела 18. Эта стрела 18 направл етс  пр молинейно в элементе 15 центрального шарнира 14 вдоль продольной оси. На стреле 18 подвешен посредством оси 7 цилиндр 19 дл  точечной сварки, который вследствие этого может выполн ть движени , соответствуmrnte движению точки шарнирной оси 7. Цилиндр 19 дл  точечной сварки, кото рый может быть также заменен и други ми инструментами, имеет собственный приводной агрегат 5, предусмотренный 7 дл  поворачивани  и вращени  сварных электродов 6. Работа шарнирной системы основана на выполн емых кривошипами 12 и 13 движени х. При исходном положении, показанном на фиг. 2, образуютс  от носительно оси поворота два равных треугольника, общим основанием которых  вл етс  стрела 18, причем она совпадает с осью W системы. Основание треугольника ограничено точкой, соответствующей оси шарнира 17, и осью поворота шарнира 14. Вращающиес  соединительные точки кривошипов 12 и 13 и т г 16 обозначены точками 20. Если оба кривошипа 12 и 13 движутс  противоположно, однако равномерно вниз или вверх, то точки 20 движутс  по дуге вокруг шарнира 14, причем вершина шарнирной системы направл етс  пр молинейно вдоль оси W системы . Кривошипы 12 и 13 могут выполн ть также и неодинаковые движени  поворота в одинаковом или противоположном направлении, что приводит к наложению движений поворота пр молинейного перемещени  дл  шарнира 17. На фиг. 1 и. 2 также показано в :общем виде сварочное устройство. Сварочный электрод 6 св зан с одним подсоединением сварочного трансформатора 21, Bt-opoe подсоединение которого св зано с так называемой нижней подложкой дл  создани  противодавлени . Между:кончиком сварного электрода 6 и подложкой 22 размещаютс  подлежащие свариванию части 23 издели . Шарнирна  система может статически ком- . пенсироватьс  посредством пневматической компенсационной системы. На фиг. 3 представлена конструкци  приводныХагрегатов 3 и 4, а также их св зь с несущей стойкой 9 и кривошипами 12 и 13. Приводные агрегаты 3 и 4 содержат в качестве основных элементов силовой узел 24 с двигателем , датчиком числа оборотов и датчиком пути перемещени  (не показаны ) . Этот силовой узел 24 воздействует на передачу 25, перед которой включен тормоз 26. Вследствие этого по крайней мере часть момента вращени , возникающего при воздействии сил на вершину шарнирной системы, отводитс  от передачи. Казвдый кривошип 12 и 13 жестко св зан с одним силовым узлом 24 и опираетс  на присоединенную к этому силовому узлу трубу 27 через шарикоподшипники 28 и 29. Центром приводного узла, состо ще го из приводных агрегатов 3 и 4 дл  кривошипов 12 и 13,  вл ютс  элемент 15 шарнира 14, ось вращени  которого совпадает с осью поворота кривошипов 12 и 13. Благодар  этому элементу 15 стрела 18 имеет линейную подвижность Приводной агрегат 5 состоит в основном из двух силовых узлов 30 и 31 которые содержат двигатель датчика числа оборотов, датчики пути перемещени  и тормоза (не показаны), и посредством консолей 32 и 33 укреплены на стреле 18. Движение поворота сварочнот о электрода 6 вокруг оси 7 осу ществл етс  через ремень 34, воздействующий на вал 35. Вращательное движение на сварочные электроды 6 передаетс  через зуб чатые колеса 36 привода, который через понижающую передачу воздействует на вал 37. Этот вал 37 выполнен на одном конце в виде подшипника дл  размещени  оси 7. С этой осью 7 св зан цилиндр 19 дл  точечной сварки. Разница в выполнении устройства по фиг. 1 и 2 состоит в том, что кривошипы 12 и 13 имеюФ точки 38 и 39, смещенные с общей оси. Обе т ги .16 ведут к общей шарнирной точке,  вл ющейс  вершиной комплектной шарнирной системы. Если при этом примере выполнени  кривошипы 12 и 13 привод тс  в движение независимо друг от друга, то их обща  точка может двигатьс  в соответствии со стрелкой S в вертикальном направлении и в соответствии со стрелкой Т по дуге. Центральной точкой общей шарнирной системы  вл етс  в этом случае шарни посредством которого стрела 18 движетс  линейно.. Представленный на фиг. 6 третий пример выполнени  устройства отличаетс  от фиг. 2 и 5-тем, что оба кривошипа 12 и 13 привод тс  зависимо друг от друга. Оба кривошипа 12 и 13 движутс  посредством одного и того же приводного узла, причем посредством промежуточного соединени , напри мер измен ющего направление вращени  зубчатого колеса, осуществл етс  сим метричное движение кривошипов 12 и.1 Посредством кривошипов 12 и 13 в это примере выполнени  могут вьшолн тьс  только вертикальные движени  S -шар- . нира 17. Дл  того, чтобы можно было направл ть шарнир 17 по дуге Т, предусмотрен отдельный приводной узел 40, лежащий за пределами центрального шарнира 14. Через приводной элемент, например резьбовой шпиндель 41 приводной узел воздействует на стрелу 18 шарнирной системы и движет ее по окружности вокруЬ оси шарнира 14. В примере выполнени  по фиг. 7 элемент 15 шарнира 14 расположен с возможностью движени  вдоль продольной оси стрелы 18. Дл  этой цели с элементом 15 взаимодействуют поводки 42, которые шарнирами 43 и 44 опираютс  на т ги 16. Шарнир 14 при этом примере выполнени  образован муфтой 45, котора  со своей стороны направл етс  на стреле 18 через непоказанный подшипник, св занный с муфтой 45 и ос ми 46 и; 47. Стрела 18 на ее нижнем конце несет держатель инструмента, на котором расположен , , например, шлифовальный инструмент 48. Линейна  подвижность центрального шарнира приводит к тому, что стрела 18 может быть выполнена значительно более короткой, чем при примере выполнени  по фиг. 1. и 2, хот  ее ход остаетс  одинаковым. Это имеет то преимущество, что приводы 30 и 31 дл  поворотного и вращательного движени  держател  инструмента, а также (в случае необходимости) дополнительньй привод 49 дл  движени  инструмента , например вращени  шлифовального инструмента 48 вокруг оси 50, могут крепитьс  поверх оси шарнира 14 стрелы 18. Таким образом, можно обеспечить уравновешивание всей системы относительно этой оси. Целесообразным  вл етс  такое выполнение , при котором т ги 16 выполнены в виде угловых рычагов (фиг. 7), а именно таким образом, что шарниры лежат ближе к вертикальной оси W системы . Вследствие этого обеспечиваетс  снижение размеров всей системы при сохранении требуемого хода. Представленный (фиг. 8) вариант выполнени  по фиг. 7 отличаетс  тем, что линейное движение стрелы 18 происходит через оси 46 и 47, которые проход т сквозь муфту 45 и имеют на их . внутреннем конце направл ющие пазы

710971878

С рейками 51, закрепленными на стре- большую зону позиционировани , что ле 18. , .позвол ет его использовать дл  выТаким lodpasoM, предлагаемый испол- полиени  различных технологических нительный орган манипул тора имеет операций.

иг.2

.ff

Фиг.7

JF-F

Claims (1)

1. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН МАНИПУЛЯТОРА преимущественно контактной сварки, содержащий рабочую консоль (стрелу), имеющую возможность поступательного и качательного движений от приводов, а также шарнирно сочлененные звенья, отличающийс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, два звена выполнены в виде кривошипношатунных механизмов с ведомым ползуном, причем центры вращения кривошипов этих механизмов расположены на оси рабочей консоли или рядом с ней, а шатуны этих механизмов шарнирно связаны с рабочей консолью.

   »SU _ю 1097187

   1 1097