SU1414626A1 - Механическа рука манипул тора - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области робототехники и может быть использовано в качестве манипул тора дл  механизации и автоматизации трудоемких процессов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности позиционировани  за счет повышени  жесткости системы. Дл  этого на некоторых основных приводных элементах 1 гакреплены lijiii помощи хомутов 11 дополмчтсльныс приводные элементы 12, H3roT rvieHHbie из термочувствительного матери1ла, обладаюии .о свойствами «пам ти фор//-..-,- v: индиоп уаль- иыми источниками нагрева и охлаждени . Причем угол деформации, донолнитсльпо о приводного элемента 12 больше угла деформации основного приводного элемента 1. Основные приводные элементы 1 скреплсм1ы между собой при помощи упругого элемента . Упругий элемент имеет возможность изгибатьс , удлин тьс  и укорачиватьс  прп взаимодействии фиксаторов, :)акреп. 1енпы на звено с концевыми упорами, распо.южен- ным;; :а основании 2 или предыдущем зноне. 1 З.П. ф-лы, 8 ил. S

Description

иISgBlk 4;

О5

кэ

05

fus.S

Мзооретение относи1с  к робототехнике ч может быть использовано в качестве манину.п тора дл  механизации и автоматизации трудоемких процессов. ; Цель изобретени  - повышение точности : позиционировани  за счет повышени  жест- i кости системы.

I На фиг. изображена механическа  рука I манипул тора, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - вариант выполнени  манипул тора , имеющего несколько механических рук; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1; Ьс- I новной приводной элемент; на фиг. 6 - то I же, дополнительный приводной элемент; на I фиг. 7 - то же положение звена при бзаимо- I действии фиксаторов с концевыми упЬрами; I на фиг. 8 - схват механической руки ма Ьи- I пул тора.

1 Механическа  рука манипул тора со- стоит из звеньев 1, каждое из которых выполнено полностью или участками в виде основного приводного элемента из термо- 1 чувствительного материала, обладающего свойствами «пам ти формы, например, из

сплавов Си-А1-Мп, Си-А1-Ni, а также никелида титана или из хрома. Эти мате; риалы в узком температурном интервале

10°С переход т из одного фазового состо ни  (пластичного) в другое (сверхупругое) и наоборот. Исход  из услови  требуемой

: прочк ости выбираютс  соответствующа  I форма и размеры поперечного сечени  зве- I на 1. Длина механической руки манипул - I тора и его первоначальна  и последующа  I конфигурации определ ютс  точкой крепле- I ПИЯ механической руки манипул тора на ос- новании 2 и рассто нием от нее до точек начала и конца технологического марщрута, а также требуемой траектории перемещени  схвата 3. В зависимости от технологических условий механическа  рука манипул тора состоит из одного или нескольких звеньев - основных приводных элементов 1, соединенных между собой и с основанием 2 изол торами 4, например теплоизол ционными прокладками . Механическа  рука манипул тора через изол торы 4 закрепл етс  на основании 2, который при помощи монтажного фланца 5 может быть в каждом конкретном случае закреплен на полу, на потолке, на вертикальной стойке, на подвижной кран- балке или на транспортном средстве. Нагрев и охлаждение основных прив.одных элементов 1 в зависимости от его применени  может производитьс  различными способами всех основных приводных элементов 1 как одновременно TJK и последовательно. Пропуска  элект .ическкм ток по основному приводному элементу 1 гли нагрева  контактирующий с ним источник нагрева - нагреватель G, плотно прижатый к нему, можно нагреть элементы 1.

Кроме того, можно нагревать основные приводные элементы 1 как жидким, так и газообразным тейлойосителем, омывающим внутренние стенки основного приводного элемента или наружные, заключенные в эластичную рубашку (не показана). Охлаждение основных приводных элементов может производитьс  при помощи контактирующих с ними Источников охлаждени -холодильников 7, пЛотно к ним, либо зй счет по- дачИ внутри или снаружи основных приводных элементов 1 жидкого или газообразного хладагента. К основанию 2 при помощи пружин щего кронштейна 8 прикреплен нагреватель 6, а при помощи пружин щего крон .штейна 9 - холодильник 7.

Схват 3 креп тс  на конце механической руки посредством изол тора (те11лоизол - ционной прокладйи) 4, его зажимна  губка 10 выполнена из термочувствительного материала , обладающего свойствами «пам  ти формы, k которым также подведены источники нагрева 6 и охлаждени  7. Конфигураци  зажимных губок такова, что в охлажденном состо нии они пропускают охватываемый предмет, а в нагретом, деформиру сь,

5 зажимают его. В зависимости от выполн емых технологических операций, крогле такою схвата, может быть любой другой схват известной конструкции: с пневмоприсосками, электромагнитный и т.д.

Кроме того, на некоторых основных при водных элементах 1 закреплены при помощи хомутов 11 дополнительные приводь ые элементы 12, изгртов гннь1е из термо-1увстви- тельного материала, обладающего спойства- ии «пам ти формы с индивидуальнь.и источниками нагрева и охлаждени  (не показаны ). При этом угол деформации дополнительного приводного элемента 12 больше угла деформации основного приводного элемента 1. Некоторые звень  - основные приводные элементы 1 скреплены между со0 бой при помощи упругого элемента 13, который может изгибатьс ,, удлин тьс  и укорачиватьс  при взаимодействии фиксаторов 14 и 15, закрепленных на это.м звено, с концевыми упорами 16 и 17, расположенными на

с основании 2 или предыдущем звене.

Масса нагревател  6 и холодильника 7 и их температуры расчитываютс  в зависимости от требуемой скорости нагрева и охла ч- дени  того или иного участка механической

0 руки манипул тора. Этим самым задаетс  скорость работы механической руки манипул тора в автоматическом режиме, т.е. от системы управлени  (г.э показана). Жесткость и угол деформации дополнительного приводного элемента 12 выбираютс  такими,

чтобы ра.эвиваемого усили  было достаточно дл  догибани  звеньев механической руки манипул тора к первоначально заданной его конфигурации. Благодар  этому устран етс  размерна  ползуч ть, присуща  материалам из repMOMyBCjвительного материала.

Упругий элемент -i представл ет пружи- иу раст жени , с спл ющую отдельные звень  в механической руке манипул тора в одном или нескольких местах. Жесткость пружины 13 должна быть такой, чтобы усилие от груза, зажатого в охвате 3, ее не де- формирбвало, а от усилий, развивающихс  при взаимодействии скосов фиксаторов 14 и 15 с скосами концевых поров 16 и 17, она могла бы выгибатьс , раст гива сь или сжима сь. Дл  предотвращени  теплоотдачи : ,онтактирующим детал м зажимные губки 10 и пружин щие кронштейны 8 и 9 закреплены на механической руке манипул тора посредством теплоизолирующих прокладок (не показаны).

Пропуска  электрический ток, го рйчую воду или пар через нагреватель 6, нагревают его выше температуры фазового превращени , присущей сплаву, из которого изготовлены схват 3 и звень -основные приводные элементы 1. При этом нагреватель 6, плотно прижима сь пружин щим кронштейном 8 к поверхности основного приводного элемента 1, нагревает его. При достижении температуры фазового превращени  деформирующа с  зажимна  губка 10 схвата, изгиба сь , поджимает к неподвижной зажимной губке 10 обрабатываемый объект 18. Затем нагреваетс -до критической температуры основной приводной элемент 1 и, деформиру сь , переносит зажатый обрабатываемый объект 18, оставл   его на позиции Б, основной приводной элемент затем, соответственно тоже деформиру сь, переносит схват на позицию А. После этого цикл повтор етс .

Работа механической руки манипул тора с несколькими основными приводными элементами 1 и схватами 3 (фиг. 4) может осуществл тьс  либо в режиме одновременного зажати  обрабатываемых объектов в схва.т х. 3- « -их-перемещени  с одной пози- ции ка другую, либо последовательно. Дл  этого рассчитываетс  соответствующа  ско- рость нагрева и охлаждени  того или иного нагреватели.6 и Холодильника 7. Количество схватов 3 и основных приводных элементов I может быть различным в зависимости от числа выполн емых операций. Темп работы механической руки манипул тора определ етс  скоростью Нагрева и охлаждени  схвата 3 и основных приводных элементов, которые можно измен ть за счет увеличени  или уменьшени  температуры нагревател  6 и холодильника 7, св занных с системой управлени .

Прикрепленные k звену I (фиг. 5) через теплоизол ционные прокладки 4 элементы

способны деформироватьс  независимо друг от друга во времени. Это достигаетс  за счет изготовлени  их из материалов с отличающимис  критическими температурами фазового превращени , а также разными скорост ми нагрева и охлаждени .

Закрепленные на изгибающемс  участке механической руки или схвата хомут.ами 11 (фиг. 6) дополнительные приводные элементы 12, прикаса сь к нагревател м 6 и холодильникам 7. деформируютс  во времени раньше, чем основной приводной элемент 1, и тем самым напр гают его в направлении предсто щего изгиба. Это напр жение дае . толчек на начало деформации механической руки и воздействует и после полного ее завершени . Угол изгиба дополнительного приводного элемента 12 больше, чем угол изгиба основного приводного элемента 1, благодар  этому присущее примен емым сплавам .. изменение формы длительное врем  не будет сказыватьс  на точности работы механической руки манипул тора.

Фиксаторы 14 и 15, перемеща сь по скосам жестко закрепленных концевы.ч упоров 16 и 17 и деформиру  при этом упругий элемент 13 (фиг. 7), фиксируют схват 3 в позици х /1 и Б с достаточной точностью независимо от размерной ползучести механической руки манипул тора.

5

5

0

5

0

5

0

5

Claims (2)

1.Механическа  рука манипул тора, со- ,держаща  основание, звень , каждое и 

которых выполнено в виде основного npk;iOA- ного элемента из тер.мочувствительного материала , обладающего свойства.ми «пам  и формы и подведенных к нему источнико:- нагрева и о.хлаждени , а также изол торы, последовательно соедин ющие между собой и с основанием звен-  , схват, закрепленный на конечном звене, и систему управлени , отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности позиционировани  за счет HOBHILIO- ни  жесткости системы, она снабжена дополнительными приводными элементами с индивидуальными источниками нагрег а и охлаждени , установленными ссютветствен- но на основны.- приводных э.чемептах, npit- че.м уго, 1 дeфop aциn допо/пшпмыюго приводного элемента, бол1)111е г.la деформации основного приводного э.юмопта.

2.Механическа  рука по п. 1, отличающа с  тем, что она снаб/кена упругими элементами , установленными между звень ми, фиксаторами, закрепленными на этих звень х , и концевыми упорами, .; жеины- ми на звень х с возможностью . .чо мтед- ного взаимодействи  с соответствукмцпл : фиксаторами последующе. звона.

fas. /

А

иг.2

Л

Фиг. 4 1 (V (

иг. 7

9аг. 5

tfi