SU1537518A1

SU1537518A1 - Manipulator

Info

Publication number: SU1537518A1
Application number: SU884432770A
Authority: SU
Inventors: Виген Гайкович Аракелян; Вардан Норайрович Меликян
Original assignee: Закавказский Филиал Экспериментального Научно-Исследовательского Института Металлорежущих Станков; Ереванский политехнический институт им.К.Маркса
Priority date: 1988-04-04
Filing date: 1988-04-04
Publication date: 1990-01-23

Abstract

Изобретение относитс к области машиностроени , а именно к робототехнике и предназначено дл усовершенствовани манипул торов. Цель изобретени - повышение быстродействи за счет уменьшени массы звеньев манипул тора. Манипул тор содержит основани 1, шарнирно соединенные друг с другом звень 5 - 7 и захватное устройство 8 с приводом. При отсутствии полезной нагрузки звень манипул тора уравновешены противовесами 11, 12, 23, 24, 35, 36, а входное звено 5 - пружинами 33 и 34. Пружины 33 и 34 кинематически св зывают звено 5 манипул тора с толкателем, наход щимс в направл ющих 28 основани . При этом управл ема муфта 29 отключена. После захвата объекта захватным устройством шток его привода перемещаетс , одновременно включаетс управл ема муфта 29, с одной из полумуфт которой жестко св зан кулачок. Кулачок 25 поворачиваетс благодар кинематической св зи с приводом захватного устройства посредством зубчато-ременных передач, а наход щийс с ним в контакте толкатель перемещаетс в направл ющих 28 основани и раст гивает пружины 33 и 34, которые уравновешивают входное звено с учетом массы объекта. 3 ил.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely robotics, and is intended to improve manipulators. The purpose of the invention is to increase speed by reducing the mass of the links of the manipulator. The manipulator contains bases 1, links 5-7 connected to each other and a gripping device 8 with an actuator. In the absence of a payload, the manipulator link is balanced by the counterweights 11, 12, 23, 24, 35, 36, and the input link 5 is springs 33 and 34. The springs 33 and 34 kinematically link the link 5 of the manipulator with the pusher located in the rails 28 bases. In this case, the controlled clutch 29 is disconnected. After the object is gripped by the gripping device, its actuator stem moves while simultaneously the control clutch 29 is turned on, with one of the coupling halves of which the cam is rigidly connected. The cam 25 is rotated due to the kinematic connection with the drive of the gripping device by means of toothed-belt transmissions, and the pusher in contact with it moves in the base guides 28 and stretches the springs 33 and 34, which balance the input link with regard to the mass of the object. 3 il.

Description

з15375184s15375184

етс благодар кинематической св зи тель перемещаетс в направл ющих 28It is due to the kinematic coupling that the deflector moves in the guides 28

с приводом захватного устройства посредством зубчато-ременных передач, а наход щийс с ним в контакте толка10with the drive of the gripping device by means of a gear-belt transmission, and in contact with him 10

1515

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к робототехнике, и предназначено дл усовершенствовани манипул торов промышленных роботов, используемых дл автоматизации основных и вспомогательных операций.The invention relates to mechanical engineering, in particular to robotics, and is intended to improve the manipulators of industrial robots used to automate basic and auxiliary operations.

Цель изобретени - повышение быстродействи за счет уменьшени массы звеньев манипул тора.The purpose of the invention is to increase speed by reducing the mass of the links of the manipulator.

На фиг. 1 представлен манипул тор, общий вид; на фиг. 2 - механизм кине-20 матической св зи кулачка с приводом захватного устройства; на фиг. 3 вид А на фиг. 2.FIG. 1 shows the manipulator, general view; in fig. 2 — a kine-20 mechanism for cam coupling with a gripping drive; in fig. 3 view A in FIG. 2

Манипул тор содержит основание 1, параллельно расположенные промежуточ- 25The manipulator contains a base 1, parallel located intermediate - 25

ный вал 2, оси 3 и, , звень 5 - 7, захватное устройство 8, приводной шток которого посредством вращательных кинематических пар и шатунов 9 и 10 св зан с перемещающимис противовеса- 30 ми 11 и 12 выходного звена, жестко установленными на свободно вращающихс относительно оси k шкивах 13 и 1, соединенных посредством зубчато-ременных передач 15,16 и с аналогич-35 ными шкивами 19, 20 и 21, 22, свободно вращающимис относительно осей 3 и вала 2 и св занными с противовесами 23,2 и с кулачком 25. При этом кулачок 25 взаимодействует с толкателем 40 26, шарнирно установленным на подпружиненном относительно звена 5 кронштейне 27 П-образной формы, наход щемс в направл ющих 28, и посредством муфт 29 и 30 св зан со шкивами 21 и 22. 4 Шкивы 19 и 20 св заны с осью 3 посредством муфт 31 и 32, позвол ющих при необходимости жестко соединить шкивы 19 и 20 с осью 3. Такое конструктивное выполнение позвол ет жестко соединю нить регулируемые противовесы перпендикул рно звень м, что позвол ет сохранить уравновешенность при холостом ходе манипул тора независимо от его перемещений, а при рабочем ходе - жестко подсоединить регулируемые противовесы к звень м пол углом 90 ° Ч (где tf - угол вращени перемещающегос противовеса), что также позвол 5shaft 2, axles 3 and,, links 5-7, the gripping device 8, the drive rod of which by means of rotational kinematic pairs and connecting rods 9 and 10 is connected with moving counterweights 30 and 11 of the output link rigidly mounted on freely rotating relatively the k axes of the pulleys 13 and 1, connected by means of a toothed belt gear 15,16 and with similar 35 pulleys 19, 20 and 21, 22, freely rotating relative to the axes 3 and the shaft 2 and associated with counterweights 23.2 and a cam 25. This cam 25 interacts with the pusher 40 26, pivotally mounted mounted on a spring-loaded relative to the link 5 bracket 27 U-shaped, located in the rails 28, and through couplings 29 and 30 is connected with the pulleys 21 and 22. 4 Pulleys 19 and 20 are connected with the axis 3 by couplings 31 and 32, allowing, if necessary, rigidly connecting the pulleys 19 and 20 with the axis 3. Such a constructive implementation allows rigidly connecting the adjustable counterweights perpendicular to the links, which allows to maintain balance when the manipulator is idle, regardless of its movements, and during the working stroke - rigidly connect adjustable counterweights to m units of field angle of 90 ° H (where tf - angle of rotation of the counterweight peremeschayuschegos) that also enables 5

основани и раст гивает пружины 33 и 3, которые уравновешивают входное звено с учетом массы объекта. 3 ил.the bases and stretches the springs 33 and 3, which balance the input link, taking into account the mass of the object. 3 il.

00

5five

0 0

2525

30 35 40 45 ню 30 35 40 45 nu

5555

ет сохранить уравновешенность, независимо от перемещений манипул тора промышленного робота. Пружины 33 и 3k закреплены на толкателе 26.It maintains balance, regardless of the movements of the industrial robot arm. The springs 33 and 3k are fixed on the pusher 26.

На звень х 6 и 7 манипул тора жестко установлены уравновешивающие противовесы 35 и 36, предназначенные дл статического уравновешивани их масс. Звень 5 - 7 кинематически св заны с приводами (не показаны). Регулировка перемещающихс противовесов осуществл етс с помощью винтов .On links 6 and 7 of the manipulator, balancing counterweights 35 and 36 are rigidly installed, designed to statically balance their masses. Link 5-7 is kinematically associated with drives (not shown). Adjustment of the moving balances is carried out with screws.

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

При отсутствии полезной нагрузки (т.е. во врем холостого хода) перемещающиес противовесы 11,12 и 23, 2k, имеющие одинаковые параметры, располагаютс диаметрально противоположно , перпендикул рно к продольной оси звена и уравновешивают друг друга относительно оси вращени звена, что позвол ет тем самым уравновесить массы звеньев 6 и 7 и массы самих противовесов 11,12 и 23,24 посредством противовесов 35 и 36. А уравновешивающие пружины 33 и 3 выбраны так, .чтобы при минимальном радиусе кулачка 25 они уравновешивали массу входного звена 5 с учетом масс всех остальных звеньев. При этом управл емые муфты 31 и 32 включены,что поз- вол ет жестко соединить ось 3 с противовесами 23 и 2k, а управл емые муфты 29 и 30 отключены, т.е. зубчато- ременные передачи 19 и 20 кинематически не св заны с кулачком 25.In the absence of a payload (i.e., during idling), moving counterweights 11, 12 and 23, 2k, having the same parameters, are diametrically opposite, perpendicular to the longitudinal axis of the link and balance each other relative to the axis of rotation of the link, which allows thereby balancing the masses of the links 6 and 7 and the masses of the balances themselves 11,12 and 23,24 by means of the balances 35 and 36. And the balancing springs 33 and 3 are chosen so that with a minimum radius of the cam 25 they balance the mass of the input link 5 taking into account the massesCex remaining units. At the same time, controllable clutches 31 and 32 are turned on, which allows rigid coupling of axis 3 with counterweights 23 and 2k, and controllable clutches 29 and 30 are disconnected, i.e. gears 19 and 20 are not kinematically associated with cam 25.

Когда манипул тор промышленного робота, приближа сь к манипулируемому объекту, останавливаетс , муфты 31 и 32 отключаютс , а муфта 29 (или 30) включаетс . Так как вращение шкивов 21 и 22 противонаправленное то вращение кулачка 25 может осуществл тьс только посредством муфты 29. При переходе от одной номенклатуры деталей к другой, отключа муфту 29, можно осуществить вращение кулачка 25 посредством муфты 30. При этом штокWhen the industrial robot arm, approaching the object being manipulated, stops, clutches 31 and 32 are turned off, and clutch 29 (or 30) is turned on. Since the rotation of the pulleys 21 and 22 is opposite to the direction, the rotation of the cam 25 can only be carried out by means of the clutch 29. When moving from one part nomenclature to another, by disconnecting the clutch 29, the cam 25 can be rotated by means of the clutch 30. In this case, the rod

5151

привода захватного устройства переме щаетс справа налево и посредством шатунов 9 и 10 вращает противовесы 11 и 12 на угол Ч в противоположных направлени х. Вращение противовесов 11 и 12 через зубчато-ременные передами 15-18 передаетс противовесам 23,2 и кулачку 25. После вращени кулачка 25 на угол Ц его толкатель 26 перемещаетс , увлека за собой кронштейн 27, который в свою очередь перемещаетс по направл ющим 28 осно вани 1 и нат гивает пружины 33 и 3 При этом максимальный радиус кулачка выбираетс таким образом, чтобы силы упругости пружин обеспечивали полную уравновешенность скелета руки с учетом веса манипулируемого объекта.the gripper drive moves from right to left and rotates the balances 11 and 12 by the angle Ч in opposite directions by means of connecting rods 9 and 10. The rotation of the counterweights 11 and 12 through gear-belt front 15-18 is transmitted to the counterweight 23.2 and the cam 25. After rotating the cam 25 at an angle C, its pusher 26 moves, dragging the bracket 27, which in turn moves along guide rails 28. Vani 1 and tension springs 33 and 3 In this case, the maximum radius of the cam is chosen so that the elastic forces of the springs ensure full balance of the skeleton of the hand, taking into account the weight of the object being manipulated.

После захвата манипулируемого объекта управл емые муфты 31 и 32 включаютс , а управл ема муфта 29 (или 30) отключаетс , отключаетс кинематическа св зь зубчато-ременных передач со звень ми 5 7 и происходит манипул ци объекта.After the manipulated object is gripped, the controllable clutches 31 and 32 are turned on, and the controllable clutch 29 (or 30) is turned off, the kinematic linkage of the toothed-belt transmissions with links 5-7 is disconnected and the object is manipulated.

УП ШUnitary enterprise

375186375186

Claims

Claims of the invention A manipulator comprising a base, links hinged with each other, of which the input hinge

mounted on the base, and the output is rigidly connected with a gripping device having a drive, as well as an intermediate shaft pivotally mounted on

Q and kinematically connected with the drive of the gripping device with the help of toothed belt drives and a controlled clutch, which is also distinguished by the fact that, for the purpose of increasing speed or speed by reducing the weight of the links of the manipulator, it is equipped with a cam, mounted on said intermediate shaft, a pusher in contact with this cam, and on the base there are guides in which a pusher is mounted, the cam is rigidly connected to one of the coupling half of the controlled coupling, and the pusher is kinematically connected to the inputs -link manipulator additionally introduced through a spring.

20

25

Phage 2

I