SU1555121A1 - Манипул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению, в частности к манипул торам и промышленным роботам, и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени  при автоматизации технологических процессов. Целью изобретени   вл етс  улучшение динамических характеристик манипул тора за счет уменьшени  веса его подвижных частей. При повороте звеньев манипул тора происходит синхронный поворот гидроцилиндров 13 со свободно установленным поршнем 14, полости 11 и 12 которых св заны с полост ми 9 и 10 соответствующих моментных гидродвигателей 8, установленных в сочленени х звеньев манипул торов и св занных с поворотными двигател ми. За счет изменени  положени  гидроцилиндров 13 в пространстве мен етс  разность давлени  между полост ми 11 и 12, возникающа  в результате действи  веса поршн  14, котора  обеспечивает уравновешивание звеньев. Поворот гидроцилиндра 13 происходит под действием двигател  16, св занного с системой 17 управлени . 2 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к манипул торам и промышленным роботам, и может быть использовано в различных отрасл х машиностроени  при автоматизации технологических процессов .

Цель изобретени  - улучшение динамических характеристик за счет уменьшени  массы подвижных частей.

На фиг. 1 представлен манипул тор, общий вид; на фиг. 2 - схема механизма уравновешивани  одного из звеньев манипул тора .

Манипул тор закреплен на основании 1 и содержит последовательно расположенные звень  2-5, сочлененные посредством, например, поворотных гидродвигателей 6, каждый из которых св зан валом 7 с мо- ментным гидродвигателем 8 механизма уравновешивани  звеньев. Полости гидродвигателей 6 подключены через свои распределители к пневмо- или гидросети манипул тора. Полости 9 и 10 каждого гидродвигател  8 соединены соответственно с полост ми 11 и 12 гидроцилиндра 13, индивидуального дл  каждого сочленени  манипул тора, с образованием замкнутой гидросети в каждом сочленении. Гидроцилиндры 13 расположены вне манипул тора. В каждом гидроцилиндре 13 свободно установлен массивный поршень 14, масса которого т подобрана из услови  полной компенсации максимального момента Мь подвижной части манипул тора относительно данного сочленени  с учетом веса Р объекта манипулировани . Таким образом , дл  последнего сочленени 

Мь Р-1+М5, где Р - вес объекта;

/ -рассто ние от центра т жести объек-

та до оси сочленени ; МБ - момент от веса самого звена 5

манипул тора.

Дл  предпоследнего сочленени  соответственно

Mb P-L+M 5,

где L - рассто ние от центра т жести объекта до оси данного сочленени ; Mntb - момент от веса подвижной части манипул тора относительно данного сочленени , т. е. звеньев 4 и 5 вместе с последним сочленением,

и т. д. до первого сочленени  от основани  1. Каждый Мь своего сочленени  должен

компенсироватьс  своим дополнительным

гидроцилиндром 8:

м6 цр-&-(),

в

где z - число лопаток в моментном гидродвигателе 8;

Ар - компенсационный перепад давлени  между нагнетающей и сливной плоскост ми гидродвигател  8; b - ширина лопатки;

D - наружный диаметр его лопатки;

d - диаметр его вала.

Единственным неконструктивным параметром  вл етс  Ар, который обеспечиваетс  гидроцилиндром 13 и определ етс  по формуле

л т ё Ар -s±

5

5

где т - масса поршн  14;

g - ускорение свободного падени ;

S - площадь сечени  поршн  14 гидроцилиндра 13.

Объем полостей 11 и 12 выполнен большим объема полостей 9 и 10.

Гидроцилиндр 13 установлен с возможностью вращени  на 90° относительно горизонтальной оси 15, перпендикул рной оси гидроцилиндра и проход щей посередине этого цилиндра, посредством редукторного электродвигател  16. Электродвигатель 16 каж- 0 дого сочленени  подключен к общей системе 17 управлени  манипул тора, в которой свод тс  данные о состо нии каждого гидродвигател  6.

Манипул тор работает следующим образом .

В положении звеньев манипул тора (фиг. 2) с горизонтальным расположением вала 7 продольна  ось гидроцилиндра 13 расположена вертикально. Вес поршн  14 через нижнюю полость 12 создает перепад давлени  жидкости в нижней полости 10 мо- ментного гидродвигател  8, а из его верхней полости 9 всасывает жидкость в верхнюю полость 11 гидроцилиндра 13. Вследствие этого и за счет подбора массы поршн  14 гидродвигателем 8 создаетс  компенсирующий момент , равный и обратный по .знаку максимальному моменту от веса подвижной части манипул тора относительно данного сочленени .

В систему 17 ввод тс  данные о пространственном положении всех звеньев манипул тора , т. е. о рабочем состо нии в данный момент времени всех гидродвигателей 6. Так, при повороте какого-либо гидродвигател  6 система 17 управлени  анализирует положение всех звеньев и вырабатывает уп- 5 равл ющие сигналы на электродвигатели 16. Алгоритм управлени  при этом прив зан к конкретной кинематике манипул тора и прост в реализации, так как оценке подлежит состо ние каждого гидродвигател  6, в данном случае их четыре.

0

0

0

Например, при повороте (фиг. 2) звена 5 в вертикальной плоскости вверх или вниз на 90° относительно звена 4 при горизонтальном расположении вала 7 система 17 управлени  вырабатывает сигнал на синхронный поворот гидроцилиндра 13 электродвигателем 16 на те же 90°. При этом по мере уменьшени  момента от веса звена 5 при движении его к вертикальному положению уменьшаетс  и компенсирующий момент, создаваемый гидроцилиндром 13 при его повороте в горизонтальное положение, когда поршень 14 не создает разности давлений ЛР между полост ми 11 и 12, а значит, и между полост ми 9 и 10. При таком повороте звена 5 происходит перетекание жидкости между полост ми 9, 11 и 10, 12, сопровождающеес  смещением поршн  14 в цилиндре 13, но без его касани  с торцами цилиндра, так как объем полостей 11 и 12 выполнен большим объема полостей 9 и 10 моментного гидродвигател  8.

Аналогично дл  данной кинематики манипул тора при повороте звена 5 вместе с его

10

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Манипул тор, содержащий последовательно расположенные звень  с приводами их поворота, выполненными в виде поворотных гидродвигателей, расположенных в сочленени х звеньев, и механизм уравновешивани  этих звеньев, включающий моментные гидродвигатели, св занные с приводами поворота звеньев, и устройство дл  регулировани  давлени  в полост х поворотных гидродвигателей , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  динамических характеристик манипул тора за счет уменьшени  массы его подвижных частей, устройство дл  регусочленением во фронтальной плоскости ка- 15 лировани  давлени  в полост х моментных ким-либо из предыдущих сочленений привод-гидродвигателей выполнено в виде гидроциных цилиндров (в данном случае приводомлиндров со свободно установленными поршпервого-от основани  1 цилиндра) устройство управлени  вырабатывает сигнал на поворот гидроцилиндра 13 данного сочленени ,

   н ми и приводов поворота этих гидроцилиндров вокруг осей, расположенных перпендикул рно ос м гидроцилиндров, а полости

   в результате уменьшаетс  компенсирующий 20 гидроцилиндров и соответствующих им момомент до нулевого, при котором жесткий вал 7 устанавливаетс  вертикально и воспринимает весовой момент на свой изгиб без создани  весовой разности давлений в полост х 9 и 10.

   Формула изобретени 

   Манипул тор, содержащий последовательно расположенные звень  с приводами их поворота, выполненными в виде поворотных гидродвигателей, расположенных в сочленени х звеньев, и механизм уравновешивани  этих звеньев, включающий моментные гидродвигатели, св занные с приводами поворота звеньев, и устройство дл  регулировани  давлени  в полост х поворотных гидродвигателей , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  динамических характеристик манипул тора за счет уменьшени  массы его подвижных частей, устройство дл  регун ми и приводов поворота этих гидроцилиндров вокруг осей, расположенных перпендикул рно ос м гидроцилиндров, а полости

   гидроцилиндров и соответствующих им моментных гидродвигателе и соединены между собой, при этом объем полостей моментных гидродвигателей меньше объема полостей соответствующих им гидроцилиндров.

   J

   }

   (Риг