SU1743850A1 - Манипул тор - Google Patents

Abstract

Использование: автоматизаци  технологических процессов и складских работ в машиностроении. Сущность изобретени : манипул тор состоит из основани  1, установленной на нем поворотной стойки 6 в виде параллельных стержневых элементов, св занных стержнем, перпендикул рным к стержневым элементам, и механической руки 21 с приводами ее выдвижени , наклона и поворота. Привод наклона механической руки 21 выполнен в виде двигател , смонтированного на поворотной стойке 6 и кинематически св занного с механической рукой 21, а привод поворота механической руки 21 выполнен в виде основного 2 и дополнительного 13 двигателей, размещенных на основании 1, и планетарного редуктора, центральные зубчатые колеса 4, 5 которого образуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержневых элементов стойки и кинематически св занный с основным двигателем 2, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес 8, 7, установленного на другом стержневом элементе стойки и кинематически св зан с дополнительным двигателем 13 посредством третьего блока зубчатых колес 9, 10, размещенного на валу первого блока. 1 ил. со

Description

Изобретение относитс  к области машиностроени  и может быть использовано при создании и разработке средств автоматизации технологических процессов и складских работ.

Известен манипул тор, содержащий вертикальную поворотную стойку, механическую руку с захватом и приводной электродвигатель .

Недостатком известного манипул тора  вл етс  повышенные динамические нагрузки в узлах и звень х манипул тора из-за громоздкости и сложности приводов.

Известен также манипул тор, содержащий вертикальную поворотную стойку, механическую руку с захватом и приводной электродвигатель.

Однако он обладает теми же недостатками .

Цель изобретени  состоит в устранении упом нутых недостатков известных манипул торов , а именно в расширении технологических возможностей и улучшении динамических характеристик.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что манипул тор снабжен приводом наклона механической руки, двигатель которого смонтирован на стойке и кинематически св зан с механической рукой, при этом стойка имеет параллельные стержневые элементы , а привод поворота механической руки выполнен в виде основного и дополнительного двигателей, размещенных на основании , и . планетарного редуктора, центральные зубчатые колеса которого обvj СО

со с  о

разуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержней стойки и кинематически св занный с основным двигателем , причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес, установленного на другом стержне стойки и кинематически св зан с дополнительным двигателем посредством дополнительно введенного третьего блока зубчатых колес, размещенного на валу пер- вого блока.

Введение упом нутых изменений в манипул тор обеспечивает расширение технологических возможностей и улучшение динамических характеристик.

На чертеже схематически изображен предложенный манипул тор.

Манипул тор содержит основание 1 с установленным на ней электродвигателем 2, на валу которого установлено зубчатое колесо 3, св занное с блоком колес 4, 5, установленным с возможностью свободного вращени  на стойке-водиле 6. На водиле 6 также с возможностью свободного вращени  установлен блок шестерен 7, 8. Шестер- н  8 входит в зацепление с шестерней 9, котора  жестко св зана с шестерней 10. Блок шестерен 9, 10 установлен с возможностью свободного вращени  относительно блока шестерен 4, 5. Шестерн  10 входит в зацепление с шестерней 11, установленной на валу 12, жестко св занном с ротором двигател  13, снабженного муфтой 14, обеспечивающей возможность присоединени  ротора двигател  13 к основанию 1. На во- диле 6 установлен двигатель 15, на роторе которого неподвижно насажена шестерн  16, сход ща  в зацепление с шестерней 17, установленной с возможностью перемещени  относительно водила 6. На шестерне 17 жестко закреплено звено 18, на котором установлен приводной гидроцилиндр 19 на штоке 20 которого жестко установлена механическа  рука 21 со схватом, несуща  деталь 22.

Манипул тор работает следующим образом .

При включении муфты 14, обеспечивающей жесткое соединение ротора двигател  13 с основанием 1, шестерн  11 также ста- новитс  неподвижной относительно станины , при этом двигатель 13 отключен от сети. Включение двигател  2 обеспечивает передачу вращени  на шестерню 3 и от ее на блок шестерен 4, 5, последние установлены с возможностью вращени  относительно стойки-водила 6. Вращение от шестерни 5 передаетс  на шестерню 7 блока шестерен 7, 8. При этом блок шестерен 7, 8, соверша  вращение вокруг собственной оси вращени  со скоростью (У , совершает планетарное движение со скоростью at of вокруг оси симметрии стойки-водила 6 (оси Z). При этом шестерн  8 обегает шестерню 8 блока шестерен 9, 10 в св зи с тем, что он неподвижный , т.к. шестерн  10 сцепл етс  с неподвижной шестерней 11.

В рассмотренном случае стойка водила 6 вращаетс  вокруг оси симметрии (оси Z)co

скоростью со- оР планетарного движени  блока шестерен 7, 8, которое определ етс  из следующих соображений.

Передаточное отношение is в обращенном движении имеет вид

Zg

Za

Из этого уравнени  после некоторых преобразований получаем

Ctf - О)1 0)5 1нч

Шн 1

|57н 0)5-0) Z (07 - 0)н Z5

(1)

где - 1Нч -щ

1Z Zg

z5-z8

Из этого соотношени  видно, что углова  скорость стойки-водила 6 может быть весьма малой при большом значении скорости вращени  двигател  2. Это можно объ снить тем, что, например, при подборе чисел зубьев , , выражение (1) имеет вид

. 1

нч

1 99 101

10.000

100 100

Така  возможность реализации большой редукции с помощью небольшого количества звеньев позвол ет снизить материалоемкость манипул тора и тем самым снизить его динамическую нагружен- ность от сил инерции в процессе разгона (торможени ).

Дл  перемещени  детали 22 в пространстве кроме включени  двигател  2 необходима также одновременна  работа двигател  15 и гидроцилиндра 20.

В случае включени  муфты 14, обеспечивающей отсоединение ротора двигател  13 основани  1 и включение его в сеть, вращение от шестерни 11 передаетс  шестерне 10 и шестерне 9, жестко св занной с последней . При этом передаточное отношение в обращенном движении измен етс  в св зи

С ДВУМЯ УГЛОВЫМИ СКОРОСТЯМИ )5И 0)9

Z9 (1)7-0)-. Z8

(2)

-f|.

(3)

Решение системы уравнений (2)-(3) совместно дает возможность записать уравнение (2) в виде

(05 -Он Z Z9

(4)

Z5 -Ze

После некоторых преобразований уравнение (4) можно представить в виде

0)

(О5 + O)UY

1 ZyZg

(5)

Z5 -Ze

Выражение (5) указывает на то, что изменением угловой скорости двигател  13 представл етс  возможность не только увеличить или уменьшить скорость вращени  стойки-водила 6, но и остановить стойку-во- дило 6 без остановки других подвижных звеньев. Как видно из формулы (6), остановка водила б будет прий)н 0, т.е. при

СО5 ша -у- . Это говорит о том, что, исполь 5

зу  в качестве приводного двигател  13 двигатель с бесступенчатым регулированием скорости, например, двигатель посто нного тока, представл етс  возможность изменить закон движени  детали 22 вдоль заданной траектории без остановки подвижных звеньев манипул тора, т.е. без отключени  двигателей 2, 15 и гидроцилиндра 20.

Предлагаема  конструкци  манипул тора обеспечивает необходимые минимальные три подвижности (три обобщенные координаты: поворот стойки-водила 6, поворот звена 18 и поступательное перемещение штока 21) при наличии минимального числа звеньев и большой редукции, Кроме этого, предлагаема  конструкци  позвол ет плавно, без остановки (отключени ) основ- ных приводных двигателей, измен ть закон

10

35

15

20

25

25

30

движени  схвата (детали 22) вдоль заданной траектории. Она обеспечивает также и остановку водила-стойки 6. Все это позвол ет не только снизить динамическую нагружен- ность, но и повысить точность позиционировани  путем установлени  обратной св зи (коррекции) действительного перемещени  схвата или его плавной остановки, тем самым достигаетс  расширение технологических возможностей.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Манипул тор, содержащий основание, установленную на нем поворотную стойку, несущую механическую руку с приводом ее выдвижени  и захватом, а также привод поворота механической руки, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей и улучшени  динамических характеристик, он снабжен приводом наклона механической руки, двигатель которого смонтирован на стойке и кинематически св зан с механической рукой , при этом стойка имеет параллельные стержневые элементы, а привод поворота механической руки выполнен в виде основного и дополнительного двигателей, размещенных на основании, и планетарного редуктора, центральные зубчатые колеса которого образуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержневых элементов стойки и кинематически св занный с основным двигателем, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес, установленного на другом стержневом элементе стойки, и кинематически св зан с дополнительным двигателем посредством дополнительно введенного третьего блока зубчатых колес, размещенного на валу первого блока.

   Я 20 /2/,22

   /5

   У