Манипулятор

(51) 4 В 25 3 9/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Запорожский автомобильный заводКоммунар(57) Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для автоматизации технологических процессов снятия, переноса и установки деталей на станки для дальнейшей их обработки. Цель изобретения состоит в снижении динамических нагрузок путем уменьшения массы подвижных частей конструкции. Манипулятор содержит вторую зубчатую рейку 20, жестко закрепленную на приводной стойке 4. Блок зубчатых колес 18 и 19 шарнирно установлен на штоке силового цилиндра 5 вертикального перемещения руки. Движение кулисы 15 через первую дополнительную рейку6 передается зубчатому колесу 18. Зубчатое колесо 19, поворачиваясь на тот же угол и взаимодействуя с второй дополнительной рейкой 20, поднимает шарнирный параллелограммный механизм на нужную высоту. 2 ил.Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к робототехнике, и предназначено для автоматизации технологических процессов снятия, переноса и установки деталей на станки для дальнейшей их обработки,Цель изобретения - снижение динамических нагрузок путем уменьшения масс подвижных частей конструкции.На фиг. 1 изображена кинематическая схема манипулятора; на фиг, 2 - его расчетная схема.Манипулятор содержит силовой цилиндр 1 плоскопараллельного перемещения руки 2, являющейся звеном шарнирного параллелограммного механизма, зубчато-реечную передачу, рейка 3 которой жестко свя зана со штоком силового цилиндра 1 плоскопараллельного перемещения руки, установленного на приводной стойке 4. Последняя смонтирована на штоке силового цилиндра 5 вертикального перемещения руки. Приводная стойка 4 жестко связана с несущим звеном 6 параллелограммного механизма. Зубчатое колесо 7 приводной зубчато-реечной передачи установлено на оси одного из шарнирнов несущего звена 6 параллелограммного механизма.Манипулятор содержит цепную передачу,звездочки которой установлены на осях шарниров несущего звена 6, при этом одна звездочка 8 жестко соединена с зубчатым колесом 7 приводной зубчато-реечной передачи, а другая звездочка 9 жестко связана с кривоЗо шипом 10 кулисного механизма. Между Дополнительная зубчато-реечная передача имеет блок зубчатых колес, шарнирно установленный на штоке силового цилиндра 5 вертикального перемещения руки,Кулиса 15 посредством рейки 16 соединена с зубчатым колесом 18 блока колес, а зубчатое колесо 19 этого блока находится в зацеплении с второй дополнительной рейкой 20, неподвижно соединенной с приводной стойкой 4.Манипулятор работает следующим образом,50 собой звездочки 8 и 9 соединены цепью 11.Звено 12 параллелограм много механизма неподвижно соединено с зубчатым колесом 7 приводной зубчато-реечной передачи, а звено 13 параллелограммного механизма -- З 5 со звездочкой 9 цепной передачи. Ползун 14 установлен в прямолинейной кулисе 15, причем кривошип 10 смонтирован в ползуне с регулируемым радиусом. Манипулятор имеет дополнительную зубчато-реечную передачу, первая дополнительная рейка 16 которой жестко связана с одной стороны с кулисой 15, а с другой - со штоком дополнительного силового цилиндра 17 (уравновешивающего механизма), Корпус дополнительного силового цилиндра 1 неподвижно сое динен с приводной стойкой 4. В исходном положении по команде из системы управления не показана) рабочая среда, например сжатый воздух, подается в поршневую полость силового цилиндра 1 плоскопараллельного движения руки 2, а его шток, жестко связанный с рейкой 3, поворачивает зубчатое колесо 7 на определенный угол . На этот же угол поворачиваются звенья 12 и 13 параллелограммного механизма, звездочки 8 и 9 и кривошип 10 кулисного механизма, при этом наличие цепной передачи предотвращает снижение точности позиционирования в мертвой точке. Рука 2 совершает плоскопараллельное движение, величина вертикальной составляющей определяется по формулеН= К(1 - соыр),где К - длина звена 13 параллелограммногомеханиза.При повороте кривошипа 10 на угол ср кулиса 5 совершает подъем на высоту Ь= =г(1 - сояр), где г - длина кривошипа 10.Движение кулисы 15 через первую дополнительную рейку 16 передается зубчатому колесу 18, шарнирно закрепленному на штоке 5 цилиндра вертикального перемещения. Второе колесо блока колес 19, поворачиваясь на тот же угол и взаимодействуя с дополнительной рейкой 20, поднимает шарнирный параллелограммный механизм на высотугвГ 8где г8 и г 19 - радиусы соответствующих колес.Но подъем параллелограммного механизма на Н вызовет дополнительное перемещение кулисы, которая в свою очередь вновь через блок зубчатых колес 19 и 18, шарнирно установленных на штоке, передает перемещение на приводную стойку 4. Г 1 ри этом шарнирный параллелограмм поднимается на высотуН -Н 1 илиН 2= ( - ) иГ 18Суммарное поступательное перемещение приводной стойки 4 вместе с шарнирным параллелограмм ным механизмом и кулисой при первоначальном повороте зубчатого колеса 7 на угол , складываясь из п таких перемещений, представляет собой выражение:Н У (139)лДля обеспечения технологических операций в труднодоступных узких зонах и рука 2, и деталь, установленная в захватах руки, совершают строго прямолинейное поступательное перемещение, что достигается равенством вертикальной составляющей плоско- параллельного движения руки и суммарного12699943поступательного перемещения приводнойстойки 4, т.е. формула изобретения щим образом: Г 18К гг -Г 19118 или --- Г 19 1 х г 18 0+4 Рве 2Составитель И. ЬакулиниТехред И. Верее Корректор Т. КолеТираж 1031 11 олпис 1 и 1 еВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открнтий113035, Москва, Ж - 35, Рау шока я. нао., д 45Филиал ППП Патенть, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Реда к тор М. Келем еш Заказ 6082/12 Н= Н или Н - 11( ")"тГ Г 18 Подставляя значения Н и Г 1, получаемследующее выражение:К (1 - созгг) = г (1 соД) Х " илиЯ(Г 19) л4:1 г 18 Правая часть выражения представляет собой убывающую геометрическую прогрессию, первый член и знаменатель которой равны - , а сумма определяется следуюГ 19Г 18 Рука 2, совершая строго прямолинейно- поступательное движение, доставляет деталь в необходимую технологическую зону. Для досылки детали непосредственно в установочное место технологического оборудования или извлечения ее из этого установочного места необходимо осуществить определенное дополнительное перемещение, для чего предназначен силовой цилиндр 5. Последний срабатывает после поступления команды из системы управления (не показана) и поднимает манипулятор на эту дополнительную высоту. Таким образом, для обеспечения прямолинейного перемещения руки необходимо выполнение указанного соотношения размеров зубчатых колес блока, Это соотношение близко к единице, что приводит к значительному уменьшению габаритов и металлоемкости дополнительной зубчато-реечной передачи и всего манипулятора в целом. 5 10 15 20 25 30 35 40 Манипулятор, содержащий руку, являющуюся звеном шарнирного параллелограммного механизма, кинематически связанного с кулисным механизмом, силовые цилиндры плоскопараллельного и вертикального перемещения руки, приводную стойку, установленную на штоке силового цилиндра вертикального перемещения руки и жестко связанную с несущим звеном параллелограмм- ного механизма, приводную зубчато-реецную передачу, рейка которой жестко связана со штоком силового цилиндра плоскопараллельного перемещения руки, установленного на приводной стойке, а зубчатое колесо приводной зубчато-реечной передачи установлено на оси одного из шарниров несущего звена параллелограммного механизма, цепную передачу, звездочки которой установлены на осях шарниров несущего звена, при этом одна из звездочек жестко связана с зубчатым колесом приводной зубчато-реецной передачи, а другая звездочка - с криво- шипом кулисного механизма, причем два других параллельных звена параллелограмм- ного механизма связаны соответственно с зубчатым колесом приводной зубцато-реечной передачи и со звездочкой цепной передачи, также жестко связанной с криво- шипом кулисного механизма, кроме того, он снабжен дополнительной зубчато-реечной передачей, включающей блок зубчатых колес, дополнительную зубчатую рейку, выполненную на ц 1 токе дополнительного силового цилиндра, установленного на приводной стойке, при этом его шток жестко связан с кулисой и размещен в направляющей, закрепленной на приводной стойке, отличаюиийся тем, цто, с целью снижения динамических нагрузок, он дополнительно снабжен второй зубчатой рейкой, жестко установленной на приводной стойке, а блок зубчатых колес шарнирно закреплен на штоке силового цилиндра вертикального перемещения, при этом обе дополнительные зубчатые рейки кинематически связаны посредством блока зубчатых колес.