SU1304741A3 - Манипул тор - Google Patents

Description

2. Манипул тор ип п . 1 . г i и --гш пси;ч ;- -. : ; ;;;

ч а ю 1:( i:; и с   там,, что ось iunp:in- рглнк;; ;.Г::;-. чг-.:--- ... -:

ра, сничызающего ) ;.: -:;---менее 1 ти л .ч--- -i:v.. ,., -.;; в иием. paiMeiueiia ниже ;:.iiU ;ко;-ги , ..-: -1 ор ;;с :.:. ;i ; .. i;

гфо о  тией через оси золило1;1 r cuoiin - а ы i:i и л - с --, -,:  ..- ,;..,

„и  нп DfiCCTOfiHHii i/36 ;ша 1ето;ь ТИК-с.рвого чнс;. ггт.ии:р. -юм чне: ча расст -:  ;1И с:т :ч;и 1;:.. сое- роли ко.-. .,-..

I , т ,. -. 1; iiiMiiimero :сэовпе ijitcti en i-c.:;.::- -;нсJ , Г :аг1.и11ул тор МО ч а ю .ц лис

  тем. что Р О-чо:ч. равном радиусу ci o c осликл

ликов ос юваии  составл ет 4/5 ;;.иа--юскости, .:ол-1:с;: acpf

метра ролика первого -члена, а рас-аиров, си - n-ai i;ii,i . . .e,)i-.. f

сто ние --{ежду осьи) и:арнира . с ипьлип-иу аниеь и :. и -пр

li jcioijc гсмиа от-1оснт :л а Ma.i;iia :.i

CT pos.amio., Б част;- ости к мапи 1у:; го петы-:;-:

,. :тре;л;1.п: иаче;-;;)ЫМ .vurii обс.л :аина -п.с аиено

а. ал-uiaiax .погилес ; :-: ir.i.. о л с)жач ел :

сов , аПервое

, лчобретсни ; - ко  I liCUHC гоааоворачин;

НОСТТ1 ;ГСЛ- ИЦ :ОНИРОВ;1;1;-1И . i с Л1

ila :)Л , схематически ..i:.io6;:)a;KCii- о1Ч} с:ерЗ(

;v,:j({HI ...ЛИПЛЛ. , siK ,, Па. фИ С - В )СВ(Я

;.;л;;а: :а глаеска  лечь лерелачи /дпиле--- L: л.слств;

htiw О .; , ч1:лп ел ; лалииул  гора Гч чч/с-м/орой ксс

1Л;е.У звену и ;;ep:;vaTcj. eix -(лслруькчлч .-;. к :

) зпсна в котором рлвлеи-Сг лар laropoe

жа. ге.ть 1-п5СТру мел Л1 с вч орым звено;--: -Зьггь лслзе

и УТ1 рав.л ки:и- ми сч ержл ми; на фмгл- го жг, :зи,л сверху; ;-а фигл Ь о;.Ил

1-л двиа;ггел:е 1 мачлпул лор з., релставл юшил ссл ;о;1 серло:-.. а разрезе.-;.,-.., -- ги i/

чч рез его -;ь; :л:;ленла го ;у а :;зможноС ;л:К1 1--I 20, .иругсч

Маичпул тор содержи лслола11ке ..,,, .. ,,о.,,оп,1,

.лениое с ;чозмо ки(.л-чвю .враще- .,,,,|,.,,..,.„,,,,.. НИН на о торчой гичк132 2, чричак :-ia4i - пуллча.);; может 1:о орач .иач ьс  с ao--io- П1ью нерпого г идрав.пическ( .ч;ч С срнол-i- 3, расположепиого в ол11овачли

1 и действующего через т гу -4 на. пер--30основант- Ij третье звено iO манилувый коз;енчатый рычаг 5, г-:рикреплен-л .тора может бЬ)Ть повернуто на опрекый к фиксированному валу 6 основал-деленный угсл в .n;-o6c:iM направлении отни  1. Один конец первого звена 7 ма-(-юсительно второго звена 8, а держанипул тора установлен с возможностьютель инструмента 1 может поворачиврашени  на основаник , а другой 35ватьс  вокруг своей прод-ольной оси.

конец первого звена 7 манипул тораДл  болыг-:ей  сности на фиг , 2 изобшарнирно св зан с вторым звеном 8,р. шена только одна из трех упом нудругой конец которого .н черезтых кинематических цепей ,iyiH передачи

313

усили  с гидравлическим сервонилинд- ром 21.

Перемещени  третьего звена 10 вызываютс  двум  продольно перемещаемыми управл ющими стержн ми, размещен- ными на втором звене 8 манипул тора, из которых дл  большей  сности на фиг,1 показан только один (позици  22). Второй из упом нутой пары управл ющих стержней изображен на фиг.З и 4 и обозначен позицией 23.

Вращение держател  инструмента 11 вокруг его продольной оси ос чцествл - етс  с помощью третьего управл ющего стержн  24 (фиг.З и 4).

Все управл ющие стержни кинематически св заны с соответствующими гидравлическими сервоцилиндраьш 21.

Шток порщн  сервоцилиндра 21 прикреплен с помощью оси к одному концу т ги 25, другой конец которой присоединен с помощью оси к выступу 26 на блоке 27, который с помощью оси -смонтирован в основании 1 и который одновременно выполн ет роль коленчатого рычага. Блок 27 огибает закрепленный на нем одним своим концом первый гибкий элемент 28, который далее своей внещней стороной касаетс  ролика 29, установленного на оси в основании 1, и огибает ролик 30, установленный на оси в первом звене 7 манипул тора под шарниром, св зывающим первое 7 и второе 8 звень . Второй конец гибкого элемента 28 закреплён на конце т ги 31, другой конец которой щарнир- но св зан с рычагом 32, который в свою очередь установлен на оси во втором звене 8 манипул тора. К рычагу 32 присоединен с помощью шарнира

также и конец стержн  22. I

Кроме того, к блоку 27 прикреплены концы второго 33 и третьего 34 гибких элементов, которые также оги- бают блок 27, но с противоположной стороны от гибкого элемента 28, которые проход т через ролик 35, установленный в основании 1, и через ролик 30, Другие концы этих гибких элемен- тов закреплены на т ге 31 около щар- нира, св зывающего ее с рычагом 32. Таким образом, гибкие элементы 33 и 34 на всем пути оказываютс  параллельными . Гибкий элемент 28 по всему пути своего прохождени  расположен в плоскости, перпендикул рной ос м вращени  блока 27 и роликов 29, 30 и 35, и проходит между гибкими элементами 33 и 34, расположены н параллельных плоскост х. В результате того, что гибки элемент 28 проходит между вторьм 33 и третьим 34 гибкими элементами, и под углом к их направлению у Bepxnei i части ролика 30, напр жение, которое возникает в т ге 31 под воздействием гибких элементов , не  вл етс  перекашивающим. Т га 31 снабжена поворотными дл  креплени  гибких элементов (не показаны),

К1-п)ематическа  цепь привода звеньев манипул тора спроектирована таким образом, что г:ерлое знеио 7 ;ожот быть повернуто (относительно оспоьа- ни  1 , а второе 3nei;o 8 - относительно звена 7 бе  воздействи  нп гибкие элементы 28, 33 и 34 и соответственно -:а управл ющий стерже; ь. Это достигаетс  благодар  , ро.днки 29 и 35 установлены ; основании 1 на paвнo i или практически равно ; рассто нии от Nsecra установки в основании 1 блока 27; л тг:кже о.чаг одар  тому , что первое звено 7 ;анипул тора установлено в основанп : I образом , что ось его вр; .шенн  располагаетс  предпочтительно около плоскости проход щей через оси рол --:ков 29 и 33 например нике этой плоскости па рассто нии 1/36 диаметра роликов 29 и 35, причем ось враще1П1  первого звена 7 располагаетс  н а одинаковом рассто нии от осей вращени  ролнков 29 и 35, а диаметр роликов выбран таким что на них наматываютс  участки гибких элементов 28 или 33, 34 такой длины, что рассто ние между роликами 29 и 35 соответственно н роликом 30 сокращаетс  в результате дврБкени  первого звена 7, а напр жение в гибких элементах поддерживаетс  посто нным . В результате движени  первого звена 7 манипул тора с роликами 35 и 29 отматываетс  часть гибких элементов 33, 34 или 28 такой дл)1ны, что рассто ние между ними и роликом 30 увеличиваетс , причем напр жение s гибких элементах поддерживаетс  посто нным . Это означает, что ролик 30 не вращаетс , а т га 31 не получает продольного перемещени  при перемещении первого звена относительно основани  1 . Ролик 30 установлен на первом звене 7 манипул тора на рассто нии от оси вращени  звена 7 и звена 8 равном или практически равном ра5

ролика 30 в 1ч:1чкг- ;;

НИИ, соедин ющей л-цом нутуч:

нмного н:рЯ1де {и  зпсиьеи v. с:

ни  7 основании , I nt

метр ролика 30 выбираете; таким мб т:;зом , а ось вращени  рычаг, 32 ра.::полагаетс  по отношению к oiзвеыьен 7 и 8 манипулл г орг

при пережлцении 8 оч

звена 7 часть длинь ги5ки

28, У и 3 i наматываетс  и перемлть;-ваетс .  соответственно на 4):1кк 50.

Когда рассто ние между ос.ю вра1;1,

роли:-;а 30 и осью шарнира, св зывагсигсI o рь чаг 32 и т гу 3 , мен емс  з эезу .ги; : ате: переме де;1и  эне;,. 8 о ; И -с - TejifjHo ;;;зена / нагф жв 1ие в гибких

элементах г оддержгшаетс  i :ос го и:/ы1м ,

т.е. 31 не нолучае г ; :род :; 1П;(5:иер (ч.1е1це ш ; п рпзу:тт тате :: speMei:ii;Vi: ::

зве; а В отт оснтел ;;i-o звена / к-п::-;; : ул ч ора .

станоилено , что нредпочтнтел ьн,/: диаме- р1:1 pOJiviKOH 29 и 3;; ;1ЫбИ 5ат :;-) значением -5 диаметра ролик;; 30, pacc fOMiii-ie осью враденгч  зпепа 7 маничу.ч  тора в осг овапил л В;за;ц(М1лЯ Ю. гика 30 ьыбира. -ь Л: кр;;: - неи I iepci в н;-ггь раз бо.

1 С. Т с:   .

и1- ;1НИК( к )р:. ух иым поиере ч ,, ; с.; 1 ьк) ;;};a :ifi :;-и рас пследнг ; не имес

ч,: iJII ;;Oru с:; leiilOlHr

inieiLi

с ролика.1и 29 и 33, звено / етс  О | носительно основани  делах донустимого лианазона тений,

Ман -тул тор работае - следуюУ1ИМ гкл разогл,

TpGTt.e звено 10 манипул тора -i держате/гь инструмента М иере;. е ца: ; Г - с  Tpeh:} продольно .;е1;|,аем)з;ми уи- рав1И1г01Я1-(ми стержн7П и 22, /:3 и ха, таков;:е -1Н лми з звене 3 ма.  ::нул /торг:

Третье звено 10 манинул тора установлено с возможностью иог;орста от -а)

Б--Б мЪиг , 3 и ч) посредствс М urapffi-ipHo- го присоединени  9 к звену 8, расно- ложенного за валом 36, установленным с возможностью вращени  в звене 8. причем передний конед вала вьпюлнен в виде, части шарнира 9. Вг нтова  н;а- резка 37 охватываетс  гайкой 38, прикрепленной к концу продольно перемещаемого управл ющего стержн  24. Когда управл ющий стержень 2t и, следовательно , гайка 38 продольно переме1вл юи .равлении . с:с1ипадающем с напразлентгем пepeмeщeни i управл ющих стержней- 22 и 23, В 42 размещен свободный ко1;ед штифта 43, которь й жестко прикреплен к звену 8 манинул тора,

7 аким образом, продолжение осевой

линии 44 штифта 43 riepeceicaeT осевую л.инию 45 вала 36, Все серводилиндры манипул тора имекгт конструкпию, поз71

вол ющую получить угловые перемещени  звеньев манипул тора в пр мой зависимости от хода поршней сервоци- линдров. Сервоцилиндры (фиг.5) имеют гильзу 46, шток 47, жестко присоеди- ненный к поршню 48, который снабжен уплотнительными желобами 49 (желобами распределени  давлени ). Другим своим концом шток 47 жестко прикреплен к направл ющей 50, приспособлен- ной скользить на опорах 51 с трением качени  в фиксированных направл ющих

52.К направл юшей 50 прикреплен с помощью оси один конец т ги 53, другой конец которой прикреплен с помо- щью оси к коленчатому рычагу 54, жестко присоединенному к установленному

с возможностью вращени  валу 55, смонтированному в основании i робота манипул тора . Измерительна  система сервоцилиндра (не показана) присоединена с помощью стальной проволоки 56 к выступу 57 на направл ющей 58.

В результате того, что длина а коленчатого рычага 54 и длина Ь т ги

53,а также рассто ние с между осью вращени  вала 55 и осевой линией штока 47 наход тс  в диапазоне (в значени х а) от 1,8 о до l,33q по отношению один к другому, рассто ние о меж- ду осью соединени  т ги 53 и направл ющей 50, когда ось находитс  в удаленной позиции, и точкой пересечени  осевой линии штока 47 и осевой линии , перпендикул рной к ней и прохо- д щей через ось вращени  вала 55, составл ет 0,39 а , длина хода поршн  сервоцилиндра составл ет 1 ,66 а , достигаетс  эффект, выражающийс  в том, что линейное перемещение поршн  сер- воциликдра преобразуетс  во вращательное движение вала 55 таким образом , что отношение между углом поворота вала 55 и соответствующим изменением в расположении поршн  48 сер- воцклиндра практически посто нно во всем рабочем диапазоне сервоцилиндра. Вьш1еописанна  практически линейна 

-П8

передача движегчи  от сервоцилиндра к вращающемус  валу 55 графически изображена на фиг.6, где крива  в системе координат показывает значение угла поворота V в функции от рассто ни  между направл ющей 50 и нормалью к осевой линии вала 55, когда длина хода поршн  е сервоцилиндра установлена равной 200 мм.

1

Два практических параметров о и е отмечены на оси абсцисс.

В соответствии с изобретением трение между штоком 47 и уплотнением 59 поршневого стержн  во всех падравли- ческих сервоц1-;линдрах манипул тора сведено к минимуму благодар  применению специального устройства, в :ото- ром диаметр штока 47 сокращен до размера , соответств тощего мeныl e г пределу прочности на изгиб дл  ип ока, свободно установленного общеизвестным способом. Со cTopOJiK штока серво- цилиндр снабжен направл ющей 58, в которой кроме уплотнени  59 установлен роликовый подшипник 60. через который проходит ш ток 47. Роликовый подшипник 60 имеет таклао длину, что часть штока 47, наход ща с  внутри роликового подшипника 60, в любой момент действует так, как если бы она была там фиксирована, В результате того, что шток 47 фиксирован обоими своими концами, удалось значительно сократить его диаметр по сравнению с диаметром штока, который в св зи с возможностью изгиба был бы необходим, если бы шток 47 бььл свободно установлен по обоим его концам. Таким образом, удалось, например, сократить диаметр штока с 20 до 8 мм. Это означает, что длина ности поршневого стержи  уменьшена с 62,8 до 25,1 мм. Поскольку трение между поршневым стержнем и уплотнением пропорционально давлению уплотнени  на единицу площади, оно оказываетс  значительно сш-гженным.

€.

/

s,f ;

/ / / /I.

Hi

;

/ J

v.

, -/ .

---. ;Y(. -Wy1 - f -f-- /- irrX -- f : 5N Ж ЛгтШу ,0 j .-.ta- :/--- С;Ь... / /

. I.-.

Л,

4J 1

/4

Цзиг.З

77

59

515057 56 5252 7

48 46

ii ggSBi igiS:

Редактор Н.Киштулинец

Составитель Е.Ермолаев

Техред в.КадарКорректор М.Самборска 

Заказ 1325/58

Тираж 954Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва. Ж-35. Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (3)

1. МАНИПУЛЯТОР, содержащий опорную плиту и установленное на ней основание с приводом его поворота, а также шарнирно соединенные последовательно три звена, первое из которых установлено на основании, а последнее - третье звено - имеет размещенный в нем с возможностью вращения держатель инструмента и установленные на основании двигатели, каждый из которых своей кинематической цепью связан с соответствующим звеном, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, привод угловых перемещений третьего звена и вращения держателя инструмента выполнен в виде трех управляющих стержней, которые кинематически связаны с одной стороны с третьим звеном и держателем инструмента соответственно, а с другой - с соответствующими двигателями посредством идентичных кинематических цепей, причем третье звено связано с вторым звеном с помощью сферического шарнира и снабжено дополнительным шарниром, ось которого перпендикулярна оси вращения держателя инструмента и шарнирно связана своими концами с концами двух управляющих стержней, шарнирно связанных между собой поперечиной , в которой выполнен продольный паз, при этом на втором звене установлены три рычага, а также направляющий штифт, который размешен в пазу поперечины, и вал. опин конец которого кинематически связан с держателем инструмента, а другой снабжен винтовой нарезкой, на которой установлена гайка, закрепленная на конце третьего стержня, причем другие концы управляющих стержней шарнирно связаны соответствующими рычагами второго звена, а каждый рычаг второго звена также связан с соответствующим двигателем кинематической цепью, содержащей три гибких элемента и тягу, один конец которой шарнирно соединен с соответствующим рычагом второго звена, установленный на основании ведущий блок, связанный с двигателем, и направляющие ролики, один из которых установлен на первом звене, а два других - на основании по обе стороны от плоскости, проходящей через ось блока и ось ролика первого звена, при этом гибкие элементы одними своими концами закреплены на ведущем блоке, а другими - на тяге, охватывают рабочие поверхности роликов, обращенные друг к другу, и расположены на ведущем блоке и ролике первого звена так, что один гибкий элемент огибает их рабочую поверхность, расположенную по одну сторону от их оси, а два других гибких элемента - по другую сторону .

2. Манипулятор ио nJ, < ι и - ч а ю щ и й с я тем, что <>οι> шарнира, снизывающего норное звено и сшиванием, размешена ниже плоскоеги , проходящей через оси роликов оснспптпия на расстоянии ' / Аз ииаметгпв тих роликов.

3, Манипулятор по и,Ϊ, о т л и ч а ю :ц и й с я тем, что .спаме ί'ρ рюликов основания составляет е/5 диаметра ролика первого звена, а расстояние между осью шарнира, с.вявынаю-

К' ГС с· сига·'а а -г : -сшлм жыж- и -/.С1П- )·:' 2 1 И К с нерва : > < Н л:с < с ‘ > 1 . ж ·· ное инти а- ПТ/ДСЖ -Л С- 4 3. 0 / Мании у.· :ЯТ-зр ::с т . : , о : И И а ю ш и и : Я -Л-'-·', /4-е ЖЖ ::: / i ск а с Ду В О Г с дней/ ί тетаиевпена в ·.· ί ом аве-

:0 на расстоянии от оси шзрнира, гоенжнпщего вдвое /вено со з’нрьт звеном. равном радиусу вне о оогнка в /носкости, щолоатеси взрез пт турниров, 013/100--310-131:0 -трное звено о ов тованием и о в--ор,н-.< -шеот-т