SU1484722A1

SU1484722A1 - Manipulator

Info

Publication number: SU1484722A1
Application number: SU874320758A
Authority: SU
Inventors: Igor A Kudryavtsev
Original assignee: Marijskij Polt I
Priority date: 1987-09-28
Filing date: 1987-09-28
Publication date: 1989-06-07

Description

Изобретение относится к машиностроению, -а именно к манипуляторам, и может быть использовано при автоматизации и механизации производственных процессов в различных отраслях промышленности, а также в дистанционных манипуляторах, -работающих в зонах радиоактивного излучения, в космосе. ,₀ The invention relates to mechanical engineering, namely, to manipulators, and can be used in the automation and mechanization of production processes in various industries, as well as in remote manipulators working in radioactive zones in space. ₀

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения степеней подвижности механической руки.The aim of the invention is the expansion of technological capabilities by increasing the degrees of mobility of a mechanical arm.

На фиг. 1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг, 2 - манипулятор’ со сложенной механической рукой; на фиг, 3 - механическая рука манипулятора, разрез; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг, 3; нафиг. 7- разрез Г-Г на фиг. 6; на фиг. 8 - схема работы шарнирного направляющего угла, первое положение; на фиг. 9 - то же, 25 второе положение; на фиг. 10 -то же, третье положение.In FIG. 1 shows a manipulator, general view; in Fig.2 - a manipulator ’with a folded mechanical arm; in Fig.3 - the mechanical arm of the manipulator, a section; in FIG. 4 - section AA in FIG. 3; in FIG. 5 is a section BB in FIG. 3; in FIG. 6 is a section bb in FIG. 3; nafig. 7- section GG in FIG. 6; in FIG. 8 is a diagram of an articulated steering angle, first position; in FIG. 9 - same, 25 second position; in FIG. 10 is the same, third position.

Манипулятор содержит основание 1_рна котором установлен корпус 2 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси от привода 3. Внутри корпуса 2 размещен барабан 4, с которого сматывается плоская упругая лента 5.» проходя при этом через направляющий механизм 6 и образуя механическую руку 7 в виде тонкостенного цилиндрического профиля с перекрывающимися кромками. При этом один конец плоской упругой ленты 5 закреплен на цилиндрическом барабане 4, а на другом ее конце установлен фланец 8, служащий для крепления исполнительного органа, например, захватного устройства 9. Вал барабана 4 кинематически связан с двигателем (приводом) 10. Направляющий механизм 6 включает два фрикционных ролика 11 и 12, работающих в паре, и направляющий усеченный конус 13, установленный на валу, кинематически связанном с двигателем (приводом) 14. Ролик 11 подпружинен относительно корпуса 2, а ролик 12 посредством зубчатой передачи 15 связан с двигателем (приводом) 10.The manipulator contains a base 1 _p on which the housing 2 is mounted with the possibility of rotation around a vertical axis from the drive 3. Inside the housing 2 there is a drum 4 from which a flat elastic tape is wound 5. " while passing through the guide mechanism 6 and forming a mechanical arm 7 in the form of a thin-walled cylindrical profile with overlapping edges. At the same time, one end of the flat elastic tape 5 is mounted on the cylindrical drum 4, and a flange 8 is mounted on its other end, which serves to fasten the actuator, for example, the gripping device 9. The shaft of the drum 4 is kinematically connected to the engine (drive) 10. Guide mechanism 6 includes two friction rollers 11 and 12, working in pair, and a truncated guide cone 13 mounted on a shaft kinematically connected to the engine (drive) 14. The roller 11 is spring-loaded relative to the housing 2, and the roller 12 is connected via a gear train 15 en with an engine (drive) 10.

Кроме того, на механической руке 7 с возможностью перемещения размещен дополнительный направляющий узел •16, включающий рамку 17, содержащую два направляющих усеченных конуса и 19 и два свободно вращающихся ролика 20. Причем конус 18 неподвижно закреплен на рамке 17, а конус закреплен на кронштейне 21, шар5 нирно связанном с рамкой 17 и кинематически с двигателем 22,In addition, an additional guide assembly • 16 is placed on the mechanical arm 7 with the possibility of movement, including a frame 17 containing two truncated cones and 19 guides and two freely rotating rollers 20. Moreover, the cone 18 is fixedly mounted on the frame 17, and the cone is mounted on the bracket 21 ball 5 nirno connected with the frame 17 and kinematically with the engine 22,

В направляющих усеченных конусах 13, 18 и 19 выполнены отверстия в осевом направлении для гибкой тяги, состоящей из двух тросиков 23 и 24, ' которые одними концами связаны с дополнительными барабанами 25 и 26 с возможностью наматывания на них или сматывания от индивидуальных двигателей 27 и 28, проходя при этом через отверстие направляющего усеченного конуса 13 и направляющий ролик 29, связанный с тем же конусом, а другими концами связанные с дополнительным направляющим узлом 16, Причем тросик 23 связан с направляющим усеченным конусом 18, а тросик 24 - с направляющим усеченным конусом 19, огибая при этом своей средней частью ролик 30, установленный во фланце 8, и проходя через отверстия в направляющих усеченных конусах 18 и 19 и далее к дополнительному барабану 26. При этом в одном из роликов 20 .выполнена канавка 31, необходимая •для того, чтобы тросик 24 свободно мог проходить сквозь шарнирный на- правляющий узел 16 при движущейся плоской упругой ленте 5,In the truncated guide cones 13, 18 and 19, holes are made in the axial direction for flexible traction, consisting of two cables 23 and 24, which at one end are connected to additional drums 25 and 26 with the possibility of winding on them or reeling from individual engines 27 and 28 while passing through the hole of the truncated guide cone 13 and the guide roller 29 connected to the same cone and connected to the additional guide assembly 16 by other ends, the cable 23 being connected to the truncated cone 18 and the cable 24 to with the truncated trimming cone 19, while bending around its middle part, the roller 30 installed in the flange 8, and passing through the holes in the truncated cones 18 and 19 and further to the additional drum 26. In this case, a groove 31 is made in one of the rollers 20. • so that the cable 24 can freely pass through the hinge guide assembly 16 with a moving flat elastic tape 5,

Для того, чтобы износ трущихся элементов был минимальным, необходимо на выходе механической руки 7 из направляющего механизма 6 и на входе и выходе шарнирного направляющего узла 16 установить защитные кожухи с уплотняющими элементами (не показаны) , препятствующие попаданию пыли, абразивных частиц; направляющие усеченные конусы 13, 18 и 19 изготавливать из материала с малым коэффициентом трения, например из фторопласта, а плоская упругая лента 5 может быть изготовлена из лент пружинных сплавов, обладающих после термообработки высокими механическими и упругими свойствами.In order to minimize wear of the rubbing elements, it is necessary to install protective covers with sealing elements (not shown) at the exit of the mechanical arm 7 from the guide mechanism 6 and at the inlet and outlet of the hinged guide unit 16, preventing dust and abrasive particles from entering; truncated guiding cones 13, 18, and 19 are made of a material with a low coefficient of friction, for example, fluoroplastic, and a flat elastic tape 5 can be made of spring alloy tapes having high mechanical and elastic properties after heat treatment.

Манипулятор работает следующим образом.The manipulator works as follows.

В исходном состоянии плоская упругая лента 5 намотана на барабан 4, при этом дополнительный направляющий узел 16 и фланец 8 с захватным устройством 9 располагаются вплотную друг к другу вблизи корпуса 2, упираясь при этом направляющим усеченным конусом 18 в направляющий усеченный конус 13, а фланец 8 - в направляющий усеченный конус 19. После включения двигателя 10, приводящего в движение барабан 4, начинает сматываться плоская упругая лента 5, которая, проходя между фрикционными роликами 11 и 12 и по направляющему усеченному конусу 13, образует механическую руку 7, представляющую со,0 бой тонкостенный цилиндрический профиль с перекрывающимися кромками. При этом дополнительный направляющий узел 16 движется вместе с концом механической руки 7, это обеспечива15 ется тем, что двигатели 27 и 28, приводящие в движение дополнительные барабаны 25 и 26 с намотанными тросиками 23 и 24, сматывают их с той же {скоростью, что и сматывается плоскаяIn the initial state, a flat elastic tape 5 is wound on the drum 4, while the additional guide assembly 16 and the flange 8 with the gripper 9 are located close to each other near the housing 2, resting against the truncated cone 18 against the truncated cone 13, and the flange 8 - into the truncated guide cone 19. After the motor 10, which drives the drum 4, is turned on, a flat elastic tape 5 begins to wind up, which, passing between the friction rollers 11 and 12 and along the truncated cone 13, forms a mechanical eskuyu arm 7 representing from 0 bout walled cylindrical profile with overlapping edges. In this case, the additional guide assembly 16 moves together with the end of the mechanical arm 7, this is ensured by the fact that the motors 27 and 28, which drive the additional drums 25 and 26 with the wound cables 23 and 24, reel them at the same {speed as wraps flat

2д упругая лента 5. По достижении дополнительным направляющим узлом 16 вместе с механической рукой 7 необходимой координаты двигатель 27 отключается с одновременным включением________ встроенного в него тормоза. Тем сапо мым тросик 23 прекращает сматываться и дополнительный направляющий узел 1.6 прекращает свое движение вместе с механической рукой 7«2d elastic tape 5. Upon reaching the additional guide unit 16, together with the mechanical arm 7, the required coordinate, the engine 27 is turned off with the simultaneous inclusion of ________ built-in brakes. Thus, the cable 23 stops being rolled up and the additional guide unit 1.6 stops its movement together with the mechanical arm 7 "

При дальнейшем сматывании плоской упругой ленты 5 механическая рука 7 проходит через дополнительный направляющий узел 16, проходя при этом по направляющему усеченному конусу 18, через ролики 20 и затем по направляю³⁵ щему усеченному конусу 19. В зоне контакта с роликами 20 механическая рука 7 принимает первоначальную форму в виде плоской ленты, а на выходе из дополнительного направляющего узла 16 снова принимает форму тонкостенного цилиндрического профиля. При этом дополнительный барабан 26 начинает сматывать тросик 24 с удвоенной скоростью, при той же скорости сматывания плоской упругой ленты 5.With further unwinding of the flat elastic tape 5, the mechanical arm 7 passes through an additional guide assembly 16, passing along the truncated guide cone 18, through the rollers 20, and then along the guide truncated cone ^35. In the contact zone with the rollers 20, the mechanical arm 7 takes the initial a shape in the form of a flat tape, and at the exit from the additional guide assembly 16 again takes the form of a thin-walled cylindrical profile. In this case, the additional drum 26 starts to rewind the cable 24 at a double speed, at the same speed of winding the flat elastic tape 5.

II

Одновременно с дальнейшим движением механической руки 7 происходит срабатывание двигателя 22, который поворачивает направляющий усеченный конус 19 относительно направляющего усеченного конуса 18·на'требуемый угол, изгибая тем самым механическую . руку 7 и фиксируя это положение тор55 моз ом, встроенным в двигатель 22, Изгиб механической руки 7 в дополнительном направляющем узле 16 возможен за счет того, что в зоне контакта с роликами 20 она имеет форму в виде плоской ленты. Жесткость в месте изгиба мехайичекой руки 7 обеспечивается жесткой связью направляю- . щих усеченных конусов 18 и 19 через двигатель 22 с тормозом. Также можно наклонять механическую руку 7 и в . ее основании, вблизи корпуса 2, поворачивая направляющий усеченный конус 13 двигателем 14, а при выдвинутой механической руке 7 можно изменять положение изгиба, перемещая направляющий узел 16, манипулируя двигателями 27 и 28, изменяя тем самым длины плеч механической руки 7, что обеспечивает достаточную маневренность и гибкость, Причем, в зависимости от технологических целей могут производиться все движения одновременно. Дальнейшее сматывание упругой плоской ленты 5 происходит по достижении захватным устройством 9 требуемой координаты, после чего останавливаются все двигатели и производится захват детали. Затем при изменении направления вращения двигателей происходит перенос детали.Simultaneously with the further movement of the mechanical arm 7, the engine 22 is actuated, which rotates the truncated guide cone 19 relative to the truncated guide cone 18 · the required angle, thereby bending the mechanical one. the arm 7 and fixing this position with a brake integrated in the motor 22, the bending of the mechanical arm 7 in the additional guide unit 16 is possible due to the fact that in the contact zone with the rollers 20 it has the form of a flat tape. The stiffness at the bend of the mechanical hand 7 is ensured by a rigid connection guide-. truncated cones 18 and 19 through the engine 22 with a brake. You can also tilt the mechanical arm 7 and in. its base, near the housing 2, by turning the truncated cone 13 guide by the motor 14, and with the extended mechanical arm 7, you can change the position of the bend by moving the guide assembly 16, manipulating the motors 27 and 28, thereby changing the lengths of the shoulders of the mechanical arm 7, which provides sufficient maneuverability and flexibility, Moreover, depending on technological goals, all movements can be made at the same time. Further winding up of the elastic flat tape 5 occurs when the gripping device 9 reaches the desired coordinate, after which all the engines stop and the part is captured. Then, when the direction of rotation of the engines changes, the part is transferred.

В сложенном состоянии манипулятор имеет малые габариты. Размещая несколько дополнительных направляющих узлов на механической руке, можно достигнуть высокой подвижности и маневренности манипулятора, что. расширяет его технологические возможности.In the folded state, the manipulator has small dimensions. By placing several additional guide assemblies on a mechanical arm, it is possible to achieve high mobility and maneuverability of the manipulator, that. expands its technological capabilities.

Claims

Claim

A manipulator containing a base mounted on it with the possibility of rotation around a vertical axis of the housing with a drum carrying a mechanical arm formed by unrolling my drum from a flat elastic band forming a thin-walled cylindrical profile with overlapping edges in the extended state, a guiding mechanism including two friction rollers, and a truncated cone guide, as well as an actuator mounted on the end of the mechanical arm by means of a flange, characterized in that, in order to expand t technological capabilities by increasing the degree of mobility of the mechanical arm, it is equipped with a roller, a ball mounted on the flange, two additional drums with individual drives placed in the housing, flexible rods connected by ends with additional drums and at least one additional guide mechanism placed on mechanical arm and made in the form of a frame, two rollers installed in the last and covering an elastic tape, an engine mounted on the frame and two guides x truncated cones with oppositely directed vertices, one of which is rigidly connected to the frame, and the other is pivotally mounted on the latter with the possibility of rotation and kinematically connected to the engine, with holes for flexible rods made in the truncated cones, the free ends of which are fixed to the frame additional guide mechanism, and one of the flexible rods with its middle part bends around the flange roller.

6-B

Figure 5 in ~ in Figure 9

• \ L YAG \ a ——— At --4 > ............

7