SU998111A1 - Механическа рука - Google Patents

Description

(54) МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА

1

Изобретение относитс  к машиностроению и предназначено дл  усовершенствовани  манипул торов, используемых дл  работы в «гор чих камерах, а также дл  механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций в промышленности.

Известна механическа  рука, содержаща  основание, шарнирно соединенные звень , приводы звеньев, установленные на основании пружинно-уравновешиваюш,ие механизмы компенсации веса звеньев и смонтированные на звень х кинематические цепи , св зываюш.ие звень  руки с пружинноуравновешивающими механизмами 1.

Однако в известной конструкции уравновешиваютс  статические моменты только цепочек последовательно соединенных звеньев , оси которых имеют горизонтальное положение , при этом ось первого от основани  звена всегда вертикальна.

С целью минимизации нагрузок на элементы привода и элементы кинематических передач и обеспечени  максимальной грузоподъемности механической руки в известных конструкци х, рабочие зоны располагаютс  в основном над или под точкой подвеса руки. Однако вертикальное расположение оси первого шарнира приводит к тому, что вдоль оси этого шарнира, т.е. в центре оптимальных зон рабочего пространства, располагаютс  зоны особых конфигураций ру ки; в этих зонах ограничены управл емость руки, перемещение зап стью, ограничены возможности очувствлени .

Целью изобретени   вл етс  обеспечение максимальной грузоподъемности и улуч10 шени  управл емости путем уменьшени  нагрузок на элементы привода и элементы кинематических передач.

Эта цель достигаетс  тем, что механическа  рука, содержаща  основание, щарнирно-соединенные звень , приводы звеньев , установленные на основании два основных пружинно-уравновешивающих механизма компенсации веса звеньев, св занные кинематическими цеп ми со звень ми руки, снабжена дополнительно трем  пружинно20 уравновешивающими механизмами и двум  установленными на основании механическими сумматорами, выполненными в виде дифференциалов , при этом один из входов каждого дифференциала св зан кинематической цепью с первым звеном руки и с одним из основных пружинно-уравновешивающих механизмов, второй ввод одного из дифференциалов св зан кинематической цепью с вторым звеном руки и с другим основным пружинно-уравновешивающим механизмом, а второй вход другого из дифференциалов - с третьим звеном руки и с оДним из дополнительных пружинно-уравновешивающих механизмов , а выходы этих дифференциалов - с другими двум  дополнительными пружинно-уравновешивающими механизмами, причем первое звено расположено в горизонтальной плоскости.

На фиг. 1 приведена кинематическа  схема механической -руки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сучение Б-Б на фиг. 1.

Механическа  рука содержит основание (звено) 1, к которому посредством шарнира с горизонтальной осью креп тс  последовательно соединенные звень  2, 3 и 4.

Шарниры, соедин ющие звень  2 и 3, 3 и 4, имеют параллельные оси, перпендикул рные оси вращени  звена 2. Угол наклона этих осей к горизонту зависит от конфигурации руки.

Приводы 5-7 звеньев установлены на основании 1 и посредством кинематических зубчатых и тросовых передач св заны со звень ми 2-4 соответственно, при этом привод 5 зубчатой передачей 8, 9 кинематически св зан со з-веном 2, привод 6 зубчатой передачей 10, 11 и тросовой передачей, содержащей ведущий ролик 12, трос 13, направл ющий ролик 14 и ведомый (двойной) ролик 15, укрепленный на звене 3, кинематически св зан со звеном 3, а привод 7 передачей 16, 17 и тросовой передачей, содержащей ведущий ролик 18, трос 19, направл ющие одинарные ролики 20 и 21 и двойной 22,, установленные с возможностью вращени  относительно звеньев 2 и 3 и ведомого ролика 23, укрепленного на звене 4, кинематически св зан со звеном 4. При этом концы троса 19 жестко закреплены на двойном ролике 22. Эти же передачи образуют кинематические цепи, св зывающие подвижные звень  2-4 с пружинно-уравновещивающими механизмами 24-26. Кроме того, на основании 1 установлены пружинно-уравновещивающие механизмы 27 и 28 и два механических сумматор-дифференциала, состо щие из звеньев 29-31 и 32-34 соответственно . Вход 29 первого дифференциала кинематически св зан с пружинно-уравновещивающим механизмом 25, вход 32 второго дифференциала - с пружинно-уравновещивающим механизмом 26, вторые входы 30 и 33 дифференциалов св заны с пружинно-уравновешивающим . механизмом 24. Третьи выходы 31 и 34 дифференциалов св заны с пружинио-уравновещивающими механизмами 27 и- 28 соответственно.

В приведенной конструкции каждый из пружинно-уравновещивающих механизмов выполнен в виде синусного механизма с упругим элементом. Так, пружинно-уравновешивающий механизм 25 содержит кривошип 35, кулису 36 и упругий элемент 37. Такое исполнение пружинно-уравновешивающего механизма в данной конструкции не принципиально, могут быть использованы другие конструкции пружинно-уравновешивающих механизмов.

В приведенной на фиг. 2 схеме уравновещиваютс  три звена 2-4. Мо.менты, действующие в шарнирах между звень ми 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4 от оси веса Р,, Pj и Р, определ ют формулами

4 smC r - Tg+Tj) i

M.-4(P4+) )(У2-У1)1; P4-| -fsi(fi ) -(Тз +f) ,f2)- , -РЗxlgSm , ,

где 2 4-длины звеньев 2, 3 и 4 соответственно;

«),42, поворотов звена 2 относительно основани  1, звена 3 относительно звена 2, звена 4 относительно звена 3 соответственно .

Кинематическа  схема уразновешивающего механизма (фиг. 3) построена в соответствии с этими формулами с учетом того , что упругие элементы (например, элемент 37) бладают низкой жесткостью.

На входах пружинно-уравновешивающих механиз.мов 24-28 реализуютс  углы

)).), (, соответственно.

Усили  упругих элементов пружинноуравновешивающих механизмов 24-28 выбираютс  с учетом следующих соотношений:

(p,.P,.j.,)ts.

25 27:п

21

т -т - Т2б-Тгв-,

где -длина кривощипа (например, 35) синусного механизма.

Как видно из этих формул, при 12 О (отсутствие эксцентриситета оси первых двух щарниров пересекаютс ) пружинноуравновешивающий механизм 24 не нужен.

Механическа  рука работает следующим образом.

Claims (1)

1. При вращении приводов 5-7 движение через зубчатые передачи 8 и 9, 10 и 11, 16 и 17, соответственно, передаетс  звену 2 и тросам 13 и 19, которые осуществл ют перемещение звеньев 3 и 4. В св зи с тем. что на входах пружинно-уравновешивающих механизмов 24-28 реализуютс  углы i , (f 1 - ч 2 f Чэ). («Га - j), № j-4Pi), а усили  упругих элементов удовлетвор ют приведенным формулам, при любых конфигураци х руки (произвольные ч 1, «Гг ) моменты от сил веса F, Pj, Р звеньев 2-4 скомпенсированы усили ми упругих элементов, а приводные двигатели разгружены от статических моментов . Таким образом в случае горизонтального расположени  оси первого шарнира удаетс  уменьшить установочную мощность двигателей, обеспечить максимальную грузоподъемность и наилучшую управл емость при расположении рабочей зоны йод (или над) точкой подвеса механической руки . Одновременно достигаетс  минимизаци  нагрузок на элементы привода и элементы кинематических передач, что позвол ет увеличить надежность и долговечность руки. Формула изобретени  Механическа  рука, содержаща  основание , шарнирно-соединенные звень , приводы звеньев, два основных пружинно-уравновешивающих механизма, св занные кинематическими цеп ми со звень ми руки,, отличающа с  тем, что, с целью обеспечени  максимальной грузоподъемности и улучшени  управл емости путем уменьшени  нагрузок на элементы привода и элементы кинематической цепи, она снабжена дополнительно трем  пружинно-уравновешивающими механизмами и двум  установленными на основании механическими сумматорами, выполненными в виде дифференциалов, при этом один из входов каждого дифференциала св зан при помощи кинематической цепи с первым звеном руки и с одним основным пружинно-уравновешивающим механизмом, второй вход одного из этих дифференциалов св зан посредством кинематической цепи с вторым звеном руки и с вторым основным пружинно-уравновешивающим механизмом, а второй вход другого из этих дифференциалов св зан посредством кинематической цепи с третьим звеном и с одним из дополнительных пружинно-уравновещивающих механизмов , выходы дифференциалов св заны с другими двум  дополнительными пружинно-уравновешивающими механизмами, причем первое звено расположено в горизонтальной плоскости. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе i. Авторское свидетельство СССР № 476971, кл. В 25 J 1/02, 1976.

   2ff

   J9

   f

   фиг. 7

   Ujri

   V5: