Модуль руки промышленного робота

)5 В 25 Л 9/08 ЕТЕ ВУ ледовательностроения лик. 1987. ЛЕННОГОоение, в ча- вешивание ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Томский филиал Научно-иссского института технологии маши(54) МОДУЛЬ РУКИ ПРОМЫВРОБОТИ(57) Использование; машинострстности робототехника, Уравно Изобретение относится к машиностроению, а именно к промышленным роботам, применяемым для автоматизации технологических процессов, в частности для обработки облоя, опиловки заусенцев, полировки и т.д.Известны технические решения, в которых с целью обеспечения высоких динамических характеристик и точностных параметров манипулятор содержит основание с размещенными нэ нем приводами й многозвенную механическую руку, звенья" которой последовательно связаны с приводами зубчатыми передачами и блоками дифференциалов, реализующими кинематическую развязку движений испол- нительных звеньев и натяжную кинематичЕ- скую цепь для выборки зазоров.Недостатком этихрешений является йх высокая конструктивная сложность, поэтому такие манипуляторы промышленного применения практически не получили. При руки при работе осуществляется двумя шарнирными муфтами, соединяющими части гибких лент, образующих две приводные и две уравновешивающие "незамкнутые гибкие связи, причем на каждой полумуфте диаметрально противоположно закреплены концы одной пары приводных и уравновешивающих лент; противоположные концы одной пары лент каждой полумуфты закреплены на шарнире качания кистиа другой пары лент - нэ шкивах приводов качания предплечья и кисти, 4 ил. этом выборка зазоров обеспечивается только в начальный период эксплуатации, поскольку износ зубчатых передач основной и натяжной кинематическйх цепей приводит к появлению зазоровв.йбполнительных меха- -д низмах манипулятора.Наиболее близким к предлагаемому (Л . техническому. решейию является йромыш- ленный робот с шарнирно сочлененной ру- . р кой, принятый за прототип,Робот содержит установленный на ос- новании подвиЖный корпус, с которым шарнирно сочленено первое плечо руки, а конце которого на шарнире установлено предплечье руки, На переднем конце пред- а плечья расположенакисть руки, э на другом- приводы, Выходные валы приводов и входные валы кисти соединены гибкими связями, например цепямй; снабженными компенсаторами удлийения цепей,Недостатком такой конструкции следует считать то, что обеспечивается только частичное улучшение динамических характеристик эа счет уравновешивания предплечья руки робота путем ра";мещения приводов и исполнительных механизмов кисти, кинематически связанных гибкими связями, на противоположных концах предплечья, При этом данная конструкция руки не обеспечивает ротацию кисти, причем механизм ротации целесообразно бы размещать перед механизмом качания кисти, поскольку тако 6 сочетание исполнительных механизмов руки обеспечивает широкие техйблогические возможности робота, напримеробработку конических, сферических или наклонных поверхностей при операциях по опиловке заусенцев. Попытка снабдйть данную руку механизмом ротации кисти неосуществима, поскольку для этого необходимо прерывать имеющиеся гибкие связи либо разместить привод качания непосредственно на корпусе кисти, что резко ухудшит динамические характеристики руки, Любые другие решения приводят либо к зависимым кинематическим цепям, значительно усложняющим управление роботом, либо к усложнениям конструкции, о которых сказано выше.Целью изобретения является улучшение динамических характеристик с одновременным расширением технологических возможностей робота.Это достигается тем, что предплечье руки снабжено двумя шарнирными муфтами, полумуфты которых имеют возможность вращения одна относительно другой, а гибкие связи выполены в виде состоящих из двух частей четырех гибких звеньев, образующих две приводные и две уравновешивающие незамкнутые ленты, соединенные с шарнирными муфтами, причем на первой полумуфте каждой муфты диаметрально противоположно закреплены концы одной приводной и одной уравновешивающей частей лент, противоположные концы которых закреплены на валу качания, а ко второй полумуфте аналогично присоединены другие части лент, противоположные концы которых закреплены попарно на приводном и уравновешивающем шкивах,Снабжение предплечья руки двумя шарнирными муфтами, соединяющими незамкнутые,.состоящие из двух частей две приводные и две уравновешивающие металлические ленты, позволяет передавать крутящий мОмент от двигателя на вал качания кисти через механизм ротации при обеспечении независимости кинематических цепей. Этим достигается возможность переноса двигателя с корпуса кисти на предплечье, что повышает динамические характеристики робота. При этом обеспечивается расширение технологических возможностей робота за счет снабжения руки дополнительной степенью подвижности - 5 ротацией кисти, которая позволяет эффективно использовать робот при обработке наклонных, винтовых, конических,сферических и других поверхностей, достигается высокая точность исполнительных 10 механизмов руки, поскольку обеспечивается беззазорная передача вращения от двигателей на механизмы ротации и качания,На фиг,1 изображено предплечье модуля руки робота, разрез; на фиг,2 - узел креп ления лент с полумуфтой шарнирной муфты;на фиг,З - узел направляющих роликов; на фиг.4 - соединение электродвигателей с приводными валами ротации и шпинделя,Модуль руки робота содержит (фиг,1) 20 корпус.1 предплечья, установленный наподшипниках 2, корпус 3 кисти, в котором размещен поворачивающийся на подшипниках 4 полый вал 5 качания. На валу 5 выполнены шкивы 6, 7, 8, 9, Шкивы. 6, 7 25 связаны гибкими связями, например, металлическими лентами, с приводными шкивами 10,11, выполненными на ступнице 12,установ-ленной на выходном валу редуктора 13 О электродвигателем 14, Шкивы 8, 9 связаны 30 со шкивами 15, 16 уравновешивающегошкива 17, установленного нг валу предплечья 18, жестко связанном с корпусом 1.Каждое из четырех гибких звеньев.выполнено незамкнутым и состоит из двух частей, 35 Гибкие звенья, образованные лентами 19,20 и 21, 22, являются приводнь,ми, а звенья, состоящие из лент 23, 24 и 25, 26, образуют уравновешивающую кинематическую цепь,Внутренние концы лент 19, 25 и 20, 26 40 соединены соответственно с полумуфтами27, 28 шарнирной муфты, вращающимися одна относительно другой на подшипнике 29. Причем концы лент закреплены на полу- муфтах диаметрально противоположно 45 (фиг,2), что позволяет уравновешивать шарнирную муфту в любом положении при вращении корпуса 3 кисти относительно продольной оси руки, Аналогичным образом соединены ленты 21, 23 и 22, 24 с полумуф тами 30, 31, Обеспечивается поворот вала 5в противоположном направлении, Позицией 32 обозначен подшипник.В пределах величины осевого перемещения шарнирных муфт, определяемого уг лом поворота вала 5, ленты сориентированынаправляющими роликами 33, 34 и 35, 36, вращающимися на кронштейнах 37, 38, в плоскости, проходящей через ось ротации кисти (фиг,3). На торце корпуса 1 предплечья установлен редуктор 39 с электродвигателем 40, приводящий во вращение Предлагаемое техническое решено вал 41, жестко закрепленный нэ карпу е 3 имеет существенные отличия от про 1 отипэ, кисти фиг,4). На валу 41 на подшипнике 42 заключающиеся в том, что предплечье руки и в корпусе 1 на г;одшипнике 43 установлен снабжено двумя шарнирными муфтами, по- полый вал 44, на одчом конце которого ус- .5 лумуфты которых имеют возможность арэтановлено .убчатое колесо 45, зацепляюще- ще н и я од н а .о т н ос и тел ь и о д ру го й, еся с зубчатым колесом 46, закрепленным соединяющими незамкнутые, состоящие из на валу электродвигателя 47, Другой конец двух частей две приводные и две уравнове. вала соединен с конической шестерней 48, шивающие ленты, причем на первой полувходящейвзацеплениесвал-шестерней 49, 10 муфткаждой муфты диаметрально несущей зубчатое колесо 50. Внутри полого противоположно закреплены концы одной вала 5 размещены вэл-шестерня 51 сзубча- приводной и одной уравновешивающей чатым колесом 52 и шпиндель 53 с коническим стей лент, противоположные концы которых колесом 54, Вал предплечья 18,установлен- закреплены на валу качания, а на второй ный на подшипниках 55 в основании 56 ру полумуфте аналогично йрисоединены друки, соединен редуктором 57: с гие части лент, противоположньге концы коэлектродвигателем 58,торых попарно закреплейы на приводном иМодуль руки промышленного робота уравновешивающемшкивах, приэтомлентьг работает. следующим образом, - . сориентированы направляющими роликами,Вращением электродвигателя 58 с ре Описанная совокупность существенных дуктором 57 обеспечивается поворот вала отличий позволяет иметь следующие препредплечья 18 с корпусом 1 относительно . имущества предлагаемого решения; улучоснования 56 (фиг.1), Ротация кисти пред- шить динамические характеристики робота плечья осуществляется передачей враще- засчет обеспечениявозможности переноса ния от электродвигателя 40 через редуктор 25 двигателя с корпуса кйсти на предплечье 39, вал 41 на корпус 3, который, поворачива- при сохранении независимости кинематиясь на подшипниках 2, изменяет положение ческих цепей ротации и качания;схвата или инструментального шпинделя не . расширить технологические возможности показаны), устанавливаемых на выходной ко- робота за счет сообщения руке дополнительнец вала 5 качания и получающих приводное 30 ной степени подвижности, т.е, ротации кисти; движение от шпинделя 53. обеспечить высокую точность исполниДвижение "качания" схвата или инстру- тельных механизмов руки путем беззазорментального шпинделя осуществляется по- ной передачи вращения металлическими воротом на подшипниках 4 вала 5 качания, лентами;получающего вращение от злектродвигэте обеспечить доступность кисти робота в ля 14 через редуктор 13 и ступицу 12, кото- ограниченные зоны, поскольку возможрая, поворачиваясь, сматывает или ность выноса двигателяна предплечье руки наматывает закрепленные на шкивах 10 и позволяет уменьшить габариты,11 части приводных лент 20 и 22, Послед Изобретение разработано в Томском ние, перемещая в противоположных на филиале НИИТМ в процессе выполнения правлениях шарнирные муфты, приводят в НИОКР потеме 060890 всоответствиисотрасдвижение ленты 19 и 21, обеспечивая пово- левой комплексной программой технологичерот вала 5. Плоскопараллельное г.еремеще- . ского обновления и автоматизации ние шарнирных муфт вдоль оси ротации производства на 1990 - 1995 г. Модуль руки кисти обеспечивается одновременным пе применен вмногоцелевомэдайтивцомроботе, ремещением за счет шкивов 8, 9, 15, 16 В 1991 г, будет изготовлен эксперименуравновешивающих лент 23, 25 и 24, 26. При тальный образец, а в 1992 - 1993 г. запланизтом за счет возможности вращения полу- ровано изготовить и внедрить на муфт 27 и 30 относительно полумуфт 28 и 31 предприятиях отрасли 50 адаптивных продостигается передача крутящего момента 50 мь 1 шленных роботов для автоматизации з; - на вал 5 при повороте лент 19, 21 и 23, 25 чистных операций на литых деталях.вместе с корпусом 3 с обеспечением неза- Изобретение может быть широко исвисимости перемещений приводов качания пользовано в других ттйпах роботов во всех и ротации, областях машиностроения.Вращение шпинделя 53 осуществляет Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и яся от электродвигателя 47 через зубчэтйе Модуль руки промышленного робота, колеса 45, 46, полый вал 44, коническую содержащий основание с приводом пред- шестерню 48, вал-шестерню 49, зубчатые плечья, шарнирно связанного с основаниколеса 50, 52, вал-шестерню 51 и кониче- ем, кисть, шарнирно связанную с ское колесо 54, предплечьем и несущую исполнительныемеханизмы, а также приводы кисти и ее исполнительных механизмов, связанные с ними.кинематическими цепями в видо гибких связей, отл ича ющи й с я тем, что,с целью улучшения динамических характеристик с одновременным расширением технологических возможностей, предплечье снабжено двумя шарнирными муфтами, полумуфты которых имеют возможность вращения одна относительно другой, а гибкие связи выполнены в виде состоящих из двух частей четырех гибких звеньев, образующих две группы из двух приводных и двух уравновешивающих незамкнутых лент, соединенных с соответствующими полумуфтами шарнир;их муфт, причем на первой полумуфте каж дой муфты диаметрально противоположнозакреплены концы одной приводной и одной уравновешивающей лент, противоположные концы одной пэры лент каждой полумуфты закреплены на шарнире качания кисти, адру гой пары лент - на дополнительно введенныхшкивах, установленных на выходных валах приводов качания предплечья и кисти,1 Ч1757869 оставитель Э. Панкраехред ММоргентал орректор О. Крав едактор Л, Павло Заказ 292 ВНИИПИ Гос Тираж Подписное ударственного комитета йо изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101