Манипулятор

(51) 5 В ЕТЕНИЯ институт .Анципоия технох работ в ретения: я 1, устаойки.6 в ементов, лярным к еской ру- наклона Недостатком изв является повышенн грузки в узлах и звень громоздкости и слож Известен также щий вертикальную и ханическую руку с з электродвигатель.естного ма ые динам ях манипу ности прив манипулято оворотную ахватом и нипулятора ические налятора из-за одов, р, содержа- стойку, ме- приводной ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 960006, кл, В 25 3 9/12, 1982,(54) МАНИПУЛЯТОР(57) Использование; автоматизац логических процессов и складски машиностроении. Сущность изоб манипулятор состоит из основани новленной на нем поворотной ст виде параллельных стержневых эл связанных стержнем, перпендику стержневым элементам, и механич ки 21 с приводами ее выдвижения,Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании и разработке средств автоматизации технологических процессов и складских работ,Известен манипулятор, содержащий вертикальную поворотную стойку, механическую руку с захватом и приводной электродвигатель. и поворота, Привод наклона механической руки 21 выполнен в виде двигателя, смонтированного на поворотной стойке 6 и кинематически связанного 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 связанный 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 связан с дополнительным двигателем 13 посредством треть- У) его блока зубчатых колес 9, 10, размещенного на валу первого блока. 1 ил. Однако он обладает теми же недостат ками. ФьЦель изобретения состоит в устранении (гд упомянутых недостатков известных манипу- СО ляторов, а именно в расширении технологи- (Л ческих возможностей и улучшении динамических характеристик.Поставленная цель достигается тем, что манипулятор снабжен приводом наклона - д механической руки, двигатель которого смонтирован на стойке и кинематически связан 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 об 1743850разуют первый блок зубчатых колес, установленный на одном из стержней стойки икинематически связанный с основным двигателем, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока 5зубчатых колес, установленного на другомстержне стойки и кинематически связан сдополнительным двигателем посредствомдополнительно введенного третьего блоказубчатых колес, размещенного на валу перваго блока,Введение упомянутых изменений в манипулятор обеспечивает расширение технологических возможностей и улучшениединамических характеристик, 15На чертеже схематически изображенпредложенный манипулятор.Манипулятор содержит основание 1 сустановленным на ней электродвигателем2, на валу которого установлено зубчатое 20колесо 3, связанное с блоком колес 4, 5,установленным с возможностью свободного вращения на стойке-водиле 6. На водиле6 также с воэможностью свободного вращения установлен блок шестерен 7, 8. Шестерня 8 входит в зацепление с шестерней 9,которая жестко связана с шестерней 10,Блок шестерен 9, 10 установлен с возможностью свободного вращения относительноблока шестерен 4, 5, Шестерня 10 входит в 30зацепление с шестерней 11, установленнойна валу 12, жестко связанном с роторомдвигателя 13, снабженного муфтой 14, обеспечивающей возможность присоединенияротора двигателя 13 к основанию 1. На водиле 6 установлен двигатель 15, на роторекоторого неподвижно насажена шестерня16, сходящая в зацепление с шестерней 17,установленной с возможностью перемещения относительно водила 6. На шестерне 17 40жестко закреплено звено 18, на которомустановлен приводной гидроцилиндр 19 наштоке 20 которого жестко установлена механическая рука 21 со схватом, несущая деталь 22. 45Манипулятор работает следующим образом.При включении муфты 14, обеспечивающей жесткое соединение ротора двигателя13 с основанием 1, шестерня 11 также становится неподвижной относительно сганины, при этом двигатель 13 отключен от сети.Включение двигателя 2 обеспечивает передачу вращения на шестерню 3 и от ее наблок шестерен 4, 5, последние установлены 55с возможностью вращения относительностойки-водила 6, Вращение от шестерни 5передается на шестерню 7 блока шестерен7, 8, При этом блок шестерен 7, 8, совершаявращение вокруг собственной оси враще 159 н Ж шн 27 29 Ву - В 5 -8(3) ния со скоростью ов, совершает планетарное движение со скоростью в =в" вокруг1 н оси симметрии стойки-водила 6 (оси Л). При этом шестерня 8 обегает шестерню 8 блока шестерен 9, 10 в связи с тем, что он неподвижный, т.к, шестерня 10 сцепляется с неподвижной шестерней 11.В рассмотренном случае стойка водила 6 вращается вокруг оси симметрии (оси 2) со скоростью в =шн планетарного движенияблока шестерен 7, 8, которое определяется из следующих соображений.Передаточное отношение 57" в обращенном движении имеет видн М 5 - Ю 27, Ъщу - ян Е 5 28Из этого уравнения после некоторых преобразований получаемОу =М =М 51 нч (1) ГДЕ В 4 -Га:нч - =Мнш 4 1 7925г 8Из этого соотношения видно, что угловая скорость стойки-водила 6 может быть весьма малой при большом значении скорости вращения двигателя 2, Это можно обьяснить тем, что, например, при подборе чисел зубьев 27=99, 29=101, 25=78=100 выражение (1) имеет вид1нч 99 101 - 10,000100 100Такая возможность реализации большой редукции с помощью небольшого количества звеньев позволяет снизить материалоемкость манипулятора и тем самым снизить его динамическую нагружен- ность от сил инерции в процессе разгона (торможения),Для перемещения детали 22 в пространстве кроме включения двигателя 2 необходима также одновременная работа двигателя 15 и гидроцилиндра 20.В случае включения муфты 14, обеспечивающей отсоединение ротора двигателя 13 основания 1 и включение его в сеть, вращение от шестерни 11 передается шестерне 10 и шестерне 9, жестко связанной с последней, При этом передаточное отношение в обращенном движении изменяется в связи с двумя угловыми скоростями с 04 =035 и Щ 1 О =а 9.(5) 40 45 55 Решение системы уравнений (2 НЗ) совместно дает возможность записать уравнение (2) в виде-ан Е 7 Е 998 58После некоторых преобразований уравнение (4) можно представить в видеОЗ +Ю 8 -Е 7яЕ 5ЬЬ1 -- ,Л 5Е 8Выражение (5) указывает на то, что изменением угловой скорости двигателя 13 представляется возможность не только увеличить или уменьшить скорость вращения стойки-водила 6, но и остановить стойку-водило 6 без остановки других подвижных звеньев, Как видно из формулы (6), остановка водила 6 будет приж =О, т.е, прин 202 уВ 5 = В 8 - , Это говорит о том, что, используя в качестве приводного двигателя 13 двигатель с бесступенчатым регулированием 25 скорости, например, двигатель постоянного тока, представляется возможность изменить закон движения детали 22 вдоль заданной траектории без остановки подвижных звеньев манипулятора, т.е. без отключения двигателей 2, 15 и гидроцилиндра 20.25Предлагаемая конструкция манипулятора обеспечивает необходимые минимальные три подвижности (три обобщенные координаты; поворот стойки-водила 6, пово рот звена 18 и поступательное перемещение штока 21) при наличии минимального числа звеньев и большой редукции. Кроме этого, предлагаемая конструкция позволяет плавно, без остановки (отключения) основ ных приводных двигателей, изменять закон движения схвата (детали 22) вдоль заданной траектории, Она обеспечивает также и остановку водила-стойки 6. Все это позволяет не только снизить динамическую нагружен- ность, но и повысить точность позиционирования путем установления обратной связи (коррекции) действительного перемещения схвата или его плавной остановки, тем самым достигается расширение технологических возможностей. Формула изобретения Манипулятор, содержащий основание, установленную на нем поворотную стойку, несущую механическую руку с приводом ее выдвижения и захватом, а также привод поворота механической руки, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и улучшения динамических характеристик, он снабжен приводом наклона механической руки, двигатель которого смонтирован на стойке и кинематически связан 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 связанный с основным двигателем, причем сателлит планетарного редуктора выполнен в виде второго блока зубчатых колес, установленного на другом стержневом элементе стойки, и кинематически связан с дополнительным двигателем посредством дополнительно введенного третьего блока зубчатых колес, размещенного на валу первого блока.здательский комбинат "Патент", г, Уж ул. Гагарина, 10 Производств каз 2156 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5