Манипулятор

, 155512 А 19) 1)5 В 25311 0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСКОМУ СЛ Сл Сл фвай Ь ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт кибернетики им. В. М. Глушкова АН УССР(57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при автоматизации технологических процессов. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик манипулятора за счет уменьшения веса его подвижных частей. При повороте звеньев манипулятора происходит синхронный поворот гидро- цилиндров 13 со свободно установленным поршнем 14, полости 11 и 12 которых связаны с полостями 9 и О соответствующих моментных гидродвигателей 8, установленных в сочленениях звеньев манипуляторов и связанных с поворотными двигателями. За счет изменения положения гидроцилиндров 13 в пространстве меняется разность давления между полостями 11 и 12, возникающая в результате действия веса поршня 14, которая обеспечивает уравновешивание звеньев, Поворот гидроцилиндра 13 происходит под действием двигателя 16, связанного с системой 17 управления. 2 ил.= --- -(О - ),РЬ 8 55 Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам, и может быть использовано в различных отраслях машиностроенияпри автоматизации технологических процессов,Цель изобретения - улучшение динамических характеристик за счет уменьшениямассы подвижных частей.На фиг. 1 представлен манипулятор, общий вид; на фиг, 2 - схема механизма уравновешивания одного из звеньев манипулятора.Манипулятор закреплен на основании 1и содержит последовательно расположенные звенья 2 - 5, сочлененные посредством,например, поворотных гидродвигателей 6,каждый из которых связан валом 7 с моментным гидродвигателем 8 механизма уравновешивания звеньев. Полости гидродвигателей 6 подключены через свои распределители к пневмо- или гидросети манипулятора,Полости 9 и 10 каждого гидродвигателя 8соединены соответственно с полостями 11и 12 гидроцилиндра 13, индивидуальногодля каждого сочленения манипулятора, с образованием замкнутой гидросети в каждомсочленении. Гидроцилиндры 13 расположенывне манипулятора. В каждом гидроцилиндре13 свободно установлен массивный поршень 14, масса которого т подобрана изусловия полной компенсации максимальногомомента М подвижной части манипулятораотносительно данного сочленения с учетомвеса Р объекта манипулирования, Таким образом, для последнего сочлененияМ,=Р 1+Мьгде Р - вес объекта;1 - расстояние от центра тяжести объекта до оси сочленения;Мь - момент от веса самого звена 5ма нипулятора,Для предпоследнего сочленения соответственно Мь=РЕ,+М 4 ьгде , - расстояние от центра тяжести объекта до оси данного сочленения; М ь - момент от веса подвижной частиманипулятора относительно данного сочленения, т. е. звеньев 4 и 5 вместе с последним сочленением, и т. д. до первого сочленения от основания 1.Каждый М своего сочленения должен компенсироваться своим дополнительным гидроцилиндром 8: где и - число лопаток в моментном гидро- двигателе 8; Лр - компенсационный перепад давления между нагнетающей и сливной плоскостями гидродвигателя 8; 6 - ширина лопатки; 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 - наружный диаметр его лопатки; д - диаметр его вала.Единственным неконструктивным параметром является Лр, который обеспечивается гидроцилиндром 13 и определяется по формуле где т - масса поршня 14;д - ускорение свободного падения;5 - площадь сечения поршня 14 гидроцилиндра 13.Объем полостей 11 и 12 выполнен большим объема полостей 9 и 10.Гидроцилиндр 13 установлен с возможностью вращения на 90 относительно горизонтальной оси 15, перпендикулярной оси гидроцилиндра и проходящей посередине этого цилиндра, посредством редукторного электродвигателя 16. Электродвигатель 16 каждого сочленения подключен к общей системе 17 управления манипулятора, в которой сводятся данные о состоянии каждого гидро- двигателя 6.Манипулятор работает следующим образом.В положении звеньев манипулятора (фиг. 2) с горизонтальным расположением вала 7 продольная ось гидроцилиндра 13 расположена вертикально. Вес поршня 14 через нижнюю полость 12 создает перепад давления жидкости в нижней полости 10 моментного гидродвигателя 8, а из его верхней полости 9 всасывает жидкость в верхнюю полость 11 гидроцилиндра 13. Вследствие этого и за счет подбора массы поршня 14 гидро- двигателем 8 создается компенсирующий момент, равный и обратный по,знаку максимальному моменту от веса подвижной части манипулятора относительно данного сочленения.В систему 17 вводятся данные о пространственном положении всех звеньев манипулятора, т. е. о рабочем состоянии в данный момент времени всех гидродвигателей 6. Так, при повороте какого-либо гидродвигателя 6 система 17 управления анализирует положение всех звеньев и вырабатывает управляющие сигналы на электродвигатели 16. Алгоритм управления при этом привязан к конкретной кинематике манипулятора и прост в реализации, так как оценке подлежит состояние каждого гидродвигателя 6, в данном случае их четыре. 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 управления вырабатывает сигнал на синхронный поворот гидроцилиндра 13 электродвигателем 16 на те же 90. При этом по мере уменьшения момента от веса звена 5 при движении его к вертикальному положению уменьшает1555121 формула изобретения Составитель Ф. Майоа Техред И. ВерееТираж 686енного комитета по изобретениям и35, Москва, Ж - 35, Раушская нздательский комбинат Патент, г. У овКорректор Т. МалецПодписноеткрытиям при ГКНТ СССРб., д. 4/5жгород, ул. Гагарина, 101 Редактор Н.ТупицЗаказ 526ВНИИПИ Государст1130Производственно-и ся и компенсирующий момент, создаваемый гидроцилиндром 13 при его повороте в горизонтальное положение, когда поршень 14 не создает разности давлений ЬР между полостями 11 и 12, а значит, и между полостями 9 и 10. При таком повороте звена 5 происходит перетекание жидкости между полостями 9, 11 и 10, 12, сопровождающееся смещением поршня 14 в цилиндре 13, но без его касания с торцами цилиндра, так как объем полостей 11 и 12 выполнен большим объема полостей 9 и 10 моментного гидро- двигателя 8.Аналогично для данной кинематики манипулятора при повороте звена 5 вместе с его сочленением во фронтальной плоскости каким-либо из предыдущих сочленений приводных цилиндров (в данном случае приводом первого .от основания 1 цилиндра) устройство управления вырабатывает сигнал на поворот гидроцилиндра 13 данного сочленения, в результате уменьшается компенсирующий момент до нулевого, при котором жесткий вал 7 устанавливается вертикально и воспринимает весовой момент на свой изгиб без создания весовой разности давлений в полостях 9 и 1 О. Манипулятор, содержащий последовательно расположенные звенья с приводами их поворота, выполненными в виде поворотных гидродвигателей, расположенных в сочленениях звеньев, и механизм уравновешивания этих звеньев, включающий моментные гидродвигатели, связанные с приводаМи поворота звеньев, и устройство для регулирования давления в полостях поворотных гидродвигателей, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик манипулятора за счет уменьшения массы его подвижных частей, устройство для регулирования давления в полостях моментных гидродвигателей выполнено в виде гидроцилиндров со свободно установленными поршнями и приводов поворота этих гидроцилиндров вокруг осей, расположенных перпендикулярно осям гидроцилиндров, а полости 20 гидроцилиндров и соответствующих им моментных гидродвигателей соединены между собой, при этом объем полостей моментных гидродвигателей меньше объема полостей соответствующих им гидроцилиндров.