SU1278201A1

SU1278201A1 - Manipulator

Info

Publication number: SU1278201A1
Application number: SU853893826A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Андреевич Коноплянко; Мирослав Ефремович Овчарук; Алексей Петрович Рябов; Валерий Васильевич Смирнов
Original assignee: Ордена Ленина Институт Кибернетики Им.В.М.Глушкова
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1986-12-23

Abstract

Изобретение относитс к области машиностроени и может быть использовано в промьшшенных роботах. Целью изобретени вл етс уменьшение энергоемкости за счет уменьшени мощности привода при этом же номинальном усилии . Манипул тор содержит основание 1 с установленным на нем исполнительным органом, выполненном в виде звеньев 3, 4 и 5, шарнирно св занных между собой и образующих многократный пантографный механизм, имеющий замкнутые контуры . Каждый из замкнутых контуров снабжен пружиной раст жени или сжати , причем пружины 10 раст жени расположены в плоскости, перпендику (ЛThe invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in industrial robots. The aim of the invention is to reduce power consumption by reducing drive power at the same nominal force. The manipulator contains a base 1 with an executive body mounted on it, made in the form of links 3, 4 and 5, hinged together and forming a multiple pantograph mechanism having closed contours. Each of the closed circuits is provided with a spring of tension or compression, with the spring 10 of tension being located in a plane, perpendicular (L

Description

л рной продольной оси многократного пантографного механизма, и св зывают между собой боковые и1арниры 7 четных замкнутых контуров, а пружины 12 сжати установлены в нечетных замкнутых контурах и св зывают ширниры 6 и 8, 12782 01 расположенные rio оси многократного пантографного механизма. Привод исполнительного органа установлен на основании 1, а его выходной элемент св зан с вторым шарниром 8, расположенным на оси, 3 ил.The longitudinal axis of the multiple pantograph mechanism is interlocked, and the side frames of the 7 even closed loops are interconnected, and the compression springs 12 are installed in the odd closed loops and link widths 6 and 8, 12782 01 of the multiple pantograph axes located rio. The actuator actuator is mounted on the base 1, and its output element is connected with the second hinge 8, located on the axis, 3 sludge.

1one

Изобретение относитс к роботостроению и может быть использовано в промышленных роботах.The invention relates to robotics and can be used in industrial robots.

Цель изобретени - уменьшение энергоемкости за счет уменьшени мощности привода при том же номинальном его усилии путем введени пружинного компенсатора усили .The purpose of the invention is to reduce power consumption by reducing the drive power at the same nominal force by inserting a spring-loaded force compensator.

На фиг.1 представлен манипул тор, общий вид; на фиг.2 - расчетна схема усилий в пантографном механизме; на фиг.З - график совмещенных нагрузочных характеристик уравновешивающих пружин и равнодействующих усилий в шарнирах звеньев пантографного механизма .Figure 1 presents the manipulator, general view; figure 2 - design scheme of efforts in the pantograph mechanism; FIG. 3 is a graph of the combined load characteristics of balancing springs and the resultant efforts at the hinges of the links of the pantograph mechanism.

Манипул тор содержит основание 1 с установленньтм на нем исполнительнымThe manipulator contains a base 1 with an executive installed on it

.органом, на конечном звене которого смонтирован рабочий орган 2. Исполнительный орган выполнен в виде . звеньев 3-5, шарнирно соединенных между собой цилиндрическими шарнирами 6-9 и образующих многократный пантографный механизм, включающий замкнутые контуры. При этом боковые шарниры 7 четного замкнутого контура многократного пантографного механизма св заны пружиной 10 раст жени , расположенной в плоскости, перпендикул рной оси многократного пантографного механизма, а шарниры 6, 8 и 9, расположенные по оси многократного пантографного механизма, св заны соответственно первый шарнир 6 с основанием 1, второй шарнир В с выходным элементом 1I привода исполнительного органа, а конечный шарнир 9 - с рабо ,чим органом 2. Привод исполнительного органа может быть выполнен в виде силового цилиндра со штоком. Между первым 6 и вторым В шарнирами нечетного замкнутого контура многократного пантографного механизма установлена пружина 12 сжати ..organ, on the final link of which the working body is mounted 2. The executive body is designed as. links 3-5, pivotally interconnected by cylindrical hinges 6-9 and forming a multiple pantograph mechanism, including closed contours. The side hinges 7 of the even closed contour of the multiple pantograph mechanism are connected by a tension spring 10 located in a plane perpendicular to the axis of the multiple pantograph mechanism, and the hinges 6, 8 and 9 located along the axis of the multiple pantograph mechanism are respectively connected the first hinge 6 with base 1, the second hinge B with the output element 1I of the actuator actuator, and the final hinge 9 - with the working body 2. The actuator of the actuator can be made in the form of a power cylinder with a rod ohm A compression spring 12 is installed between the first 6 and second hinges of the odd closed contour of the multiple pantograph mechanism.

На фиг.2 и 3 прин ты условные обозначени : N - дополнительное продольное усилие, создаваемое пружинами v. сжати 12 и раст жени 10; F, - продольное усилие от пружины 10 раст жели ; - усилие, создаваемое пружиной 12 сжати ; Fp необходимое рабочее усилие дл перемещени рабочего органа; F - усилие, создаваемое силовым цилиндром (единица измерени этих усилий - ньютон).In Figures 2 and 3, the conventions are taken: N is the additional longitudinal force created by the springs v. compress 12 and stretch 10; F, is the longitudinal force from the spring 10 expanding; - force generated by the compression spring 12; Fp is the required working force for moving the working member; F is the force generated by the power cylinder (the unit of measurement of these forces is Newton).

Манипул тор работает следующим образом .The manipulator works as follows.

Дл обеспечени перемещени рабочего органа 2 включаетс силовой цилиндр и его шток 11„ вьщвига сь, перемещает св занный с ним шарнир 8, ; 3 который, перемеща сь, задает движение звень м 3-5 многократного пантографного механизма. При движении звеньев 3-5 пантографного механизма измен етс рассто ние между парой щарниров 7 и шарнирами 6 и 8, расположенными вдоль оси пантографного механизма. При этом пружина 12 слсати раст гиваетс , а пружина 10 раст жени сжимаетс , обеспечива механизм дополнительным продольным усилием N, величина которого может быть определена следующим выражением:To ensure the movement of the working body 2, the power cylinder and its rod 11 are turned, displacing the hinge 8 associated with it; 3 which, moving, sets the motion of the links m 3-5 of the multiple pantograph mechanism. When the links 3-5 of the pantograph mechanism move, the distance between the pair of hinges 7 and the hinges 6 and 8 located along the axis of the pantograph mechanism changes. In doing so, the spring 12 slatsati stretches, and the tension spring 10 is compressed, providing the mechanism with an additional longitudinal force N, the value of which can be determined by the following expression:

,к cosci- -KjO-cosof-) ,to cosci- -KjO-cosof-),

где L - длина звена 3 (5 или половина звена 4);where L is the length of link 3 (5 or half link 4);

К, и Kj - коэффициенты жесткости пружин соответственно раст жени 40 и сжати ;K, and Kj are the stiffness coefficients of the springs, respectively, of tension 40 and compression;

oil - угол между продольной осью пантографногс1 механизма и звеном 3 (4, 5).oil is the angle between the longitudinal axis of the pantograph mechanism and link 3 (4, 5).

При условии одинаковой жесткости пружин дополнительное продольное усилие N будет посто нным при любом угле раздвига звеньев и равноProvided the springs have the same stiffness, the additional longitudinal force N will be constant at any angle of the links and equal to

N. 2L-k const.N. 2L-k const.

образом, при выдвижении штока силового цилиндра усилие, создаваемое приводом Гц, и дополнительное продольное усилие пружинного компенсатора N складьгоаютс , а при условии обратного хода штока усилие от силового цилиндра направлено на преодоление дополнительного продольного усили N. Thus, when extending the rod of the power cylinder, the force generated by the Hz drive and the additional longitudinal force of the spring compensator N are added, and under the condition of the return stroke of the rod, the force from the power cylinder is aimed at overcoming the additional longitudinal force N.

Величина этого дополнительного продольного усилени N выбираетс равной половине необходимого усили дл перемещени рабочего органа этого манипул тора F и равна усилию , создаваемому проводом мани- , пул тора Рц. The magnitude of this additional longitudinal reinforcement N is chosen equal to half of the required force for moving the working body of this manipulator F and is equal to the force created by the wire of the pulser Rc.

Следовательно, уменьша мощность привода манипул тора в два раза FU Fp/2, обеспечиваетс работа привода как в рабочий полупериод цикла, так и в полупериод обратного возврата .Consequently, by reducing the power of the manipulator actuator by half FU Fp / 2, the drive is operated both in the working half cycle and in the return half period.

Формула-изобретени Formula-invention

Claims

1. A manipulator containing a base with an actuator mounted on it, made in the form of hinged links interconnected and forming a multiple pantograph mechanism, including closed contours, the lateral hinges of which are located in a plane perpendicular to the axis of the multiple pantograph mechanism and are connected by springs stretching, drive mounted on the base, and working body,

characterized in that, in order to reduce energy intensity, it is provided with compression springs, with hinges located along the axis of a multiple pantograph mechanism,

respectively, the first is connected with the base, the second with the output element of the drive and between them with a compression spring, and the final hinge has a working member, and in odd

The closed contours of the multiple pantograph mechanism are equipped with compression springs, and in even circuits - extension springs.

2, The manipulator as claimed in claim 2, in that the compression and expansion springs are made with the same stiffness coefficients.