SU1445947A1 - Механизм уравновешивани промышленного робота - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к станкостроению , в частности к робототехническим устройствам. Цель изобретени  - повышение надежности работы за счет введени  в кинематическую цепь жестких звеньев. При движении уравновешиваемого звена 2 св занный с ними криволинейный барабан 8 поворачиваетс  относительно неподвижных направл ющих 17 корпуса 7. При этом наход щийс  в контакте с рабочей поверхностью барабана ролик 20 смещаетс  в радиальном направлении относительно продольной оси О устройства и, воздейству  на направл ющие рычаги 15, закручивает составной торсион. 8 ил.

Description

(Л

Йь

4

сл

со 1

Изобретение относитс  к станкостроению , в частности к робототехническим устройствам .

Цель изобретени  - повышение надежности работы за счет введени  в кинемати- ческую цепь жестких звеньев.

На фиг. 1 показан робот, общий вид; на фиг. 2 - то же, йид слева; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - схема распределени  сил в механизме уравновешивани  при одном положении исполнительного органа; на фиг. 6 - то же, при втором положении исполнительного органа; на фиг. 1 - то же, при третьем положении исполнительного органа; на фиг. 8 - то же, при четвертом положении исполнительного органа.

Промышленный робот (фиг. I) имеет основание 1, на котором смонтирован исполнительный орган (манипул тор), состо ший из шарнирно соединенных звеньев - плеча 2, предплечь  3, приводы (показан один при- вод 4 плеча 2), механизм 5 уравновешивани  и систему управлени  (не показана). Предплечье 3 уравновешено.

Привод 4 закреплен на основании 1 (фиг. 2) и имеет приводную шестерню 6 (фиг. 4), котора  приводитс  в зацепление с зубчатым колесом 7, закрепленным жестко на плече соосно с осью качани  плеча. Привод позвол ет врашать плечо на любой угол как в одну, так и в другую сторону. Плечо 2 установлено на основании 1 шарнирно с воз- можностью кругового врашени  относительно оси О.

Механизм уравновешивани  (фиг. 3) содержит корпус 8, жестко закрепленный па плече 2, втулку 9, жестко закрепленную в основании 1 при помоши шпонок 10, торсион, выполненный составным из нескольких кон- центрично установленных полых торсионов 11 -13, соединенных один с другим последовательно .

Торсион расположен внутри втулки 9 кон- центрично оси О. Один конец наружного тор- сиона 11 закреплен неподвижно с втулкой 9, а второй установлен свободно с возможностью врашени  в подшипниках и соединен неподвижно, например, при помощи шлице- вого соединени  с одним из концов следующего торсиона 12, расположенного концент- рично внутри торсиона 11. Другой конец торсиона 12 расположен с возможностью свободного вращени  в торсионе 11 и жестко св зан с одним из концов следующего тор- сиона 13. Второй конец торсиона 13 расположен с возможностью вращени  во втулке 9. На этом конце торсиона жестко, например , при помощи щлицевого соединени  14 установлен рычаг 15, который имеет опорную поверхность 16 (фиг. 4). Корпус втулки 9 выполпен с вилкой 17 (фиг. 3 и 4) как единое целое. Вилка 17 имеет опорные поверхности 18 (фиг. 4). Рычаг 15 расположен меж0

5

0

0

0 0 5

ду ножками вилки 17. Корпус 8 имеет опорные поверхности 19 (фиг. 3 и 4).

Между опорными поверхност ми 16, 18 и 19 размещено тело 20 качени  (ролик), которое находитс  с ними в посто нном контакте . Дл  исключени  возникновени  трени  скольжени  между телом качени  и опорными поверхност ми установлены подшипники качени .

Механизм работает следующим образом.

При вертикальном положении плеча тор- сионы не закручены, зазоры между телом 20 и поверхност ми 16, 18 и 19 выбраны. При. отклонении плеча 2 от вертикального положени , например, по часовой стрелке на некоторый угол - 90° (фиг. 5) происходит следующее. Опорна  поверхность 19 корпуса 8 заставл ет перемещатьс  тело 20 качени  вниз, при этом тело качени , опира сь на неподвижные поверхности 18, взаимодействует на поверхность 16 рычага 15. Так как рычаг 15 жестко установлен на одном конце торсиона, а второй конец торсиона жестко соединен с втулкой 9, то торсион закручиваетс  на угол сЛ .

На плечо 2 в положении (фиг. 5) действует момент неуравновешенности относительно оси О, равный весу звеньев Р, умноженный на плечо Н, направленный по часовой стрелке. Со стороны рычага 15 за счет закрутки торсиона на тело 20 качени  по нор Мали к поверхности 16 действует сила Ц. Со стороны поверхностей 18 неподвижной вилки 17 на тело 20 действует реакци  Ij . Возникает результирующа  сила РЗ, стрем ща с  переместить тело 20 вверх. В результате контакта тела 20 с опорными поверхност ми 19 корпуса 8 возникает сила Е, действующа  по нормали к поверхности 19. Таким образом, на плечо действует сила FI, котора  создает уравновешивающий момент Ц xh, направленный против часовой стрелки. При отклонении плеча на угол j5 90 (фиг. 6) момент неуравновешенности от веса звеньев максимальный. При дальнейшем отклонении плеча на угол 90-180° момент неуравновешенности уменьшаетс  от максимального до 0.

Конфигураци  поверхностей 16, 18 и 19 выполнена такой, что при отклонении плеча на О-180° тело качени  перемещаетс  вниз и закручивает торсион. В нижнем положении плеча 2 ( 180°, фиг. 7) торсион закручен на максимальный угол сК и сила F максимальна, однако плечо уменьшаетс  - до О, поэтому со стороны торсиона на плечо не действует уравновешивающий момент, так же как и нет в этом положении момента неуравновешенности. При дальнейшем перемещении плеча по часовой стрелке (фиг. 8) по вл етс  момент неуравновешенности (РхН), действующий против часовой стрелки, но также возникает и уравновешивающий момент (), который действует

по часовой стрелке, тело качени  20 перемещаетс  вверх, и торсион раскручиваетс .

При подходе плеча к исходному положению оС 0 момент неуравновешенности исчезает так же, как и момент уравновешиваю щий, торсион раскручиваетс  полностью. При повороте плеча против часовой стрелки работа происходит аналогично.

Таким образом, во всем- возможном диапазоне поворота плеча плечо уравновешиваетс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Механизм уравновешивани  промышленного робота, содержаший корпус с выпол

   ненными на нем направл ющими, упругий элемент, жестко св занный одним концом с корпусом, барабан с криволинейной рабочей поверхностью, шарнирно установленный в корпусе, а также ролик, наход щийс  в контакте с криволинейной рабочей поверхностью барабана, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности рабрты за счет введени  в кинематическую цепь жестких звеньев, он снабжен рычагом, имеющим направл ющие и шарнирно установленным в корпусе, при этом ролик контактирует с направл ющими рычага и корпуса, а другой конец упругого элемента жестко св зан с рычагом.

   . /

   J

   /////////yV/7//// с/г.г

   90°

   20

   ФиеЛ

   180

   Фиг.7