Рука манипулятора

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПЮ (11) З(я) В 25 ЭБРЕТЕН ЬСТВ тки в области в. Под ред.к трудов инсти с 30-31 ПУЛЯТОРА, содержамы вращения и кания кисти и выд(541 (57 щая кор чания с РУКАс,ата МАНИ хани вращ ОСЩАРСТВЕИНЦй КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕКИЙ ОПИ САЙКЕ АВТОРСКОМУ СВ(72) А.В.Бабич, В.А.Смирнов,В.В,Савижения руки, включающие каждый силовой цилиндр и кинематические цепи, о т л и ч а ю щ а я с я тем,чтос целью повышения точности позицио"нирования, она снабжена цжлиндрическими кулачками с винтовки канавками, установленными в кинем;тических цепях механизмов вращенияохвата и кисти, и направлякщими ка"чения, установленными в корпусеруки и связанными с силовым цилиндром механизма вращения схвата, причем корпус силового цилиндра меха"низма вращения схвата жестко связансо штоком силового цилиндра вращения кисти, а винтовые канавки цилиндрических кулачков нарезаны водном направлении с одинаковым ша"1 О Укаэанная цель достигается тем, что рука манипулятора, содержащая корпус, механизмы вращения и качания схвата, вращения кисти и выдвижения руки, включающие каждый силовой цилиндр и кинематические цепи, снабжена цилиндрическими кулачками с винтовыми канавками, установленными в кинематических цепях механизмов вращения схвата и кисти, и нап" 55 равляющими качения, установленными в корпусе руки и связанными с силовыми цилиндром механизма вращения схвата, причем корпус силового цилиндра механизма вращения охвата 60 жестко связан со штоком силового цилиндра вращения кисти, а винтовые канавки цилиндрических кулачков нарезаны в одном направлении с одинаковым шагом, 65 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании промышленных роботов.Известна рука промышленного робота 4 "Универсал", содержащая корпус руки, схват, кисть, привод,5 выполненный в виде четырех конических дифференциалов и трех двигателей, связанных между собой зубчатыми колесами, и связанный с кистью четырьмя телескопическими валами.Данная рука имеет кинематическую развязку между движениями схвата и кисти, а также в ней обеспечена беззазорная передача движений 11 .Недостатками укаэанной руки яв ляются сложная конструкция с большим .количеством высокоточных элементов, трудоемких в изготовлении, и большая трудоемкость сборочнопригоночных работ. 20Известна также рука промышленного робота, содержащая корпус, связанный с кистью цилиндрическими направляющими, механизм разделения движений, включающий дифференциалы, 25 три привода механизма ориентации захвата, привод выдвижения руки и три телескопические вала, на концах которых установлен механизм ориента"; ции захвата 2, 30Недостатком данной руки является наличие цепной передачи, что приводит к ухудшению точности позиционирования схвата за счет вытягивания цепи. Для предотвращения падения точности позиционирования необходимо периодически проверять натяжение цепи и при надобности производить ее натяжение, а если учесть, что таких цепей три, то подобная процедура ухудшает удобство эксплуатации руки. 4 ОЦель изобретения - повышение точности позиционирования за счет уменьшения зазоров в кинематических цепях и уменьшения кинематических элементов. 45 На чертеже представлена кинематическая схема руки манипулятора.Рука манипулятора содержит корпус 1, в котором на радиально упорных подшипниках 2 сидят цилиндрические кулачки 3 и 4, жестко связанные с цилиндрическими зубчаты-. ми колесами 5 и 6, которые взаимодействуют с двойной рейкой 7, связанной со штоком 8 гидроцилиндра качания схвата 9, жестко связанного с корпусом 1. Цилиндрические кулачки 3 и 4 при помощи винтовых канавок 10 и 11 и подшипников 12 связаны с водилами 13, которые через шаровые подшипники 14 и коромысло 15 соединены со штоком 16 гидррцилиндра вращения схвата 17. Водила 13 жестко соединены с шариковыми муфтами 18 крутящего момен" та и при помощи последних связаны с четырехгранными валами 19 и 20, которые при помощи шариковых муфт 21, сидящих в подшипниках 22, базируются в корпусе руки и при помощи подшипников 23 базируются в кор-, пусе кисти 24. Гидроцилиндр вращения схвата 17 базируется в направляющих 25 качения, сидящих в корпусе 1 руки. Корпус гидроцилиндра вращения схвата 17 жестко связан с полым штоком 26 гидроцилиндра вращения кисти 27, жестко закрепленного на корпусе 1 руки. Шток 26 через шаровой подшипник 28 соединен с водилом 29, с которым жестко связана муфта 30 передачи крутящего момента и которое при помощи подшипников 31 контактирует с винтовыми канавками 32 цилиндрического кулачка 33, жестко закрепленного в корпусе 1 руки.Водило 29 при помощи муфты 30 передачи крутящего момента связано с четырехгранным валом 34, который при помощи шариковой муфты 35, сидящей в подшипнике 36 базируется в корпусе 1 руки и при йомощи под- шипника 37 - в корпусе кисти 24.На силовом цилиндре привода схвата 38 жестко закреплена выходная шестерня 39 дифференциала, которая находится в зацеплении с коническими секторами 40 и 41, получающими движение при помощи конических зубчатых секторов 42 и 43, конических зубчатых колес 44 и 45 и цилиндрических зубчатых пар 46 и 47 от че-. тырехгранных валов 19 и 20.На конце четырехгранного вала 20 Жестко закреплена цилиндрическая шестерня 48, находящаяся в зацеплении с цилиндрическим колесом 49, жестко закрепленным на обойме 50, сидящей на подшипниках 51 в корпусе кисти 24. В обойме 50 на подшипниках 52 сидят коническиесектора 40 - 43. К силовому цилинд.ру 38 привода схвата крепится схват 53.Корпус кисти 24 крепится на торецкаретки 54,. которая сидит в корпусе 1 руки на роликовых направляющих55. На корпусе 1 руки закреплен гид. роцилиндр 56, шток 57 которого крепится к корпусу 24 кисти,Рука манипулятора работает следующим образом.Вращение схвата. Энергоносительпоступает в бесштоковую полость гидроцилиндра вращения схвата 17, приэтом шток 16 перемещается влево идвигает коромысло 15, которое черезшаровые подшипники 14 двигает водила 13.Водила 13, отслеживая подшипниками 12 .винтовые канавки 10 и 11цилиндрических кулачков 3 и 4, совершают винтовое .двоение, причемнаправления движения у обоих водил13 совпадают, так как. винтовые канавки 10 и 11 имеют ежкнаковое направление нарезки у кулачков 3 и 4.В это время двойная рейка 7 благодаря гидроцилиндру качания схвата 9 не движется и при помощи зуб"чатых колес 5 и б препятствует вра.щению кулачков 3 и 4, а корпус гид-роцилиндра качания схвата 9, бази-.рующийся в направляющих 25 качения,сидящих в корпусе 1 руки за счетжесткой связи,с полым штоком 26 гидроцилиндра качания кисти 27, стоитна месте, так как.не двигается шток26. А так как с водилами 13 жесткосоединены шариковые муфты 18 крутящего момента, то они совершаютдва движения: поступательное, перемещаясь по четырехгранным валам 19и 20, и вращательное - вокруг осей.кулачков 3 и 4., Вращаясь, муфты 18,передают вращение валам 19 и 20,причем вращение происходит в однусторону, Далее движение через зуб- "чатые пары 47 к 46, .конические колеса 44 и 45 к конические сектора 40 -43 передается выходной шестерне 39дифференциала, котооая начинаетвращаться и вращает- силовой цилиндр38 и схват 53 вокруг оси 1. Для изменений направления вращения схвата энергоноситель поступает в штоковую полость гкдроцилиндра вращения охвата 17.,1.Качание охвата . Энергоносительпоступает в бесштоковую полость гидроцилиндра качания охвата 9 . Шток8 перемещается влево и перемещаетдвойную рейку 7, которая за счетсцепления с зубчатыми колесами 5 к6 вращает кулачки 3 к 4 в противоположных направлениях, которые припомощи винтовых канавок 1 0 и 1 1 иподшипников 1 2 вращают водила 1 3 кшариковые муфты 1 8 в противоположных направлениях , а так к ак коромыс 10 15 20 ло 15, шток 16 и гидроцилиндр вРащения схвати 17 стоят на месте, при этом внутреннее кольцо шарового подшипника 14 вращается, а наружное неподвижно, то шариковые муфты 18, водила 13 и подшипники 12 представляют как бы одно целое с кулачками 3 и 4, в результате четырехгранные валы 19 и 20 получают вращение в противоположные направления. Движение от валов 19 и 20 через зубчатые пары 47 и 46 и конические колеса 44 и 45 передается коническим секторам 40-43, которые начинают вращаться в одном направлении и вращают шестерню 39, силовой цилиндр привода схвата 38 и схват 53 вокруг оск П т.е. происходит качание охвата 9.Для изменения направления качания схвата энергоноситель поступает в штоковую полость гидроцилиндра качания схвата 9. Вращение кисти, Энергоноситель.поступает в правую штоковую полостьгидроцилиндра.вращения кисти 27, По лый шток 26 перемещается влево и через шаровой подшипник 28 толкает водило 29, которое, отслеживая подшипниками 31 винтовые канавки 32, совершает винтовое движение, при этом 30 наружное кольцо шарового подшипника28 совершает поступательное движение, а внутреннее кольцо, связанноес водилом 29 - поступательное и вращательное движения. Шариковая муфта 35 30 передачи крутящего момента жестко связана с водилом 29 и совершаетдва движения: поступательное, перемещаясь вдоль четырехгранного вала 34,и вращательное - вокруг оси кулач- .ка 33.Вращаясь, муфта 30 вращает четырехгранный вал 34 с закрепленной наего конце цилиндрической шестерней48, которая приводит во вращение цилиндрическое колесо 49 и обойму 50вокруг оси й т.е. происходит вращение кисти. Для того., чтобы при. вращении кисти не происходили качание и вращение схвата, валы 19 к20 должны вращаться в том же направлении, что и вал 34. Для этогоу кулачка 33 винтовые канавки 10,11 й 32 нарезаны на наружной поверхности в одном направлении с одинаковым шагом, а полый шток 26 гидро цилиндра вращения кисти 27 жесткосвязан с гидроцилиндром вращенияохвата 17. При поступательном перемещении штока 26 гкдроцилиндр вращения схвата 17 также начинает по ступательно перемещаться в направляющих 25 качения. Шток 16 давитна коромысло 15 и через подшипники14 на водила 13, которые совершаютвинтовое движение и при помощи ша риковых муфт 18 вращают валы 19 к0 20 в направлении вращения вала 34.При этом энергоноситель в гидроцнлидр вращения схвата 17 не поступает и не выходит, т,е. положение, штока 16 относительно корпуса гидроцилиндра вращения ахвата 17 не меняется, а кулачки 3 и 4, зубчатые колеса 5 и 6 и двойная рейка 7 не совершают никакого движения, т,е, происходит работа механизма, ана" логичная работе при.вращении схва та. Для изменения вращения кисти энергоноситель поступает в левую штокову полость гидрбцилиндра вращения кисти.Вццвйжение кисти, Энергоноси тель поступает в бесштоковую полость гидроцилиндра 56. Шток 57, связанный с корпусом 24 кисти, перемещается влево и перемещает кисть, закрепленную на торце каретки 54, и йаретку 20 54 по роликовым направляющим 55. Валы 19,20 и 34 при выдвижении кисти движутся поступательно в шариковых муфтах 21 и 35, которые при йомощи подшипников 22 и 36 закреплены в корпусе 1 руки.Валы 19, 20 и 34 вращаются вместе с шариковымй муфтами 21 и 35 в подшипниках 22 и 36. При изменении направления выдвижения энергоноситель ЗО поступает в штоковую полость гидроцилиндра 56. Применение предлагаемой руки ма нипулятора по сравнению с известной позволяет повысить удобство процесса обучения и сократить время на обучение робота по заданной программе, за счет создания конструкции руки, обеспечивающей независимые движения схвата и кисти, тле, при отработке движения по одной ориентирующей степени подвижности, другие ориентирующие степени подвижности не приходят в движение, а также уменьшить вре мя простоя обслуживаемого роботом ,оборудования. Кроме того, изобретение позволяет сократить расход энергоносителя, так как не требуется в ручном и автоматическом режимах при отработке движений вращения кисти и качания схвата приводить в движение степени подвижности качание и вращение охватаувеличить срок службы руки за счет исключения работы приводов степеней подвижностей качания и вращения схвата назад при работе подвижности вращения кисти и качания охвата, а также повысить удобство эксплуатации руки за счет ликвидации цепных передач.ир УжгородВНИППИ Заказ 2211/2 филиал ППП "Патент",г 1 79 ПодписноеМ Проектная,4