Манипулятор

Союз Советских Социалистических Республик(Р 1 М Кг с присоединением заявки Мо В 25 3 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МАНИПУЛятОР Известны манипуляторы, выполненные в виде руки с захватом, установленной на основании и снабженной механизмами смыкания и раэмыканияг захвата, поворота и качания руки, те лескопического удлинения руки и ориентации захвата относительно руки, работающими от следящих приводов с контролем положения от датчиков обратной связи.Цель изобретения - расширение технологических возможностей манипулятораПредложенный манипулятор отличаетсяот известных тем, что его зах ват может вращаться относительно трех взаимно перпендикулярных осей координат при независимости движений и воэможности полного выбора люфтов, поскольку механизм ориентации 20 захвата состоит из конического дифференциала, механизма разделения движений и расположенного между ними цилиндрического дифференциала, причем сателлит конического дифференциала жестко связан с захватом, а его солнечные шестерни посредством передач связаны с сателлитами цилиндрического дифФеренциала, соединенного с механизмом разделения движений, 30 состоящим иэ двух пар дифференциаловкаждый из которых имеет два ведущихи одно ведомое звено, причем ведомые звенья первой пары посредством передач связаны с солнечными шестернями цилиндрического дифференциала, первые ведущие звенья первой пары дифференциалов при помощи передач связаны с приводным валом, соединяющим один из следящих приводов ориентации захвата с корпусом конического дифферен. циала, а вторые ведущие звенья первой пары дифференциалов жестко связа. ны с ведомыми звеньями второй пары дифференциалов, ведущие звенья кото" рых посредством передач попарно связаны между собой и с двумя другимиследящими приводами ориентации эахва.та.На Фиг. 1 изображен предлокенный манипулятор, общий вид; на Фиг,2 кинематическая схема механизма ориентации захвата.Манипулятор (см.фиг,1) состоит из основания 1 и подвижной относительно основания руки 2. В основании расположен механизм 3 поворота и качания руки. Рука снабжена механизмом 4 телескопического удлинения руки и имеет захват 5. захват 5приводится в,цействие механизмом б смыкания и раэмыкания захвата.Захват 5 ориентируется относительно руки с помощью механизма 7 ориентации захвата, Все упомянутые механизмы работают от следящих приводов 8 с контролем положения от датчиков 9 об 5 ратной связи, Манипулятор имеет шесть степеней свободы; вращение руки относительно вертикальной оси 10, качание руки относительно горизонтальной оси 11, телескопическое удлинение руки; вращение захвата относительно оси 12; качание захвата относительно оси 13, вращение захвата относительно оси 14. Перемещение по каждой из этих степеней свободы осуществляется с помощью привоцов 8. При этом первые три степени выводят захват в любую заданную точку рабочей зоны, а три последние - ориентируют захват заданным образом 20 в выбранной точке рабочей зоны. Механизм 7 ориентации захвата ориентирует захват 5 относительно трех взаимно перпендикулярных осей 12-14 (см.фиг.2) и состоит иэ конического диФференциала 15, механизма разделения движения А и расположенного мекду ними цилиндрического дифференциала 16.Механизм разделения движения А состоит из двух пар дифференциалов, первой пары дифференциалов 17 и 18 и второй пары - 19 и 20. Каждый из дифференциалов имеет два ведущих и дно ведомое звено. Приводной вал 21 связывает следящий привод 22 поворота захвата относительно оси 12 с корпусом 23 конического дифФеренциала, Вращение захвата относительно оси 14 осуществляется приводом 24 , а качание захвата относительно оси 13 - приводом 25. Конический диФференциал 15 состоит из двух солнечных конических шестерен 26 и 27, водила 28 и сателлита 29, жестко связанного с захватом 5, Цилиндри ческий дифференциал 16 состоит из двух солнечных шестерен 30 и 31 и сателлитов 32 и 33. Водилом цилиндрического дифференциала является корпус 23.Сателлиты 32 и 33 при помощи передач 34 и 35 связаны с солнечными шестернями 2 б,и 27 конического дифференциала. Ведомые звенья 36 и 37 дифференциалов 17 и 18 при помощи передач 38 и 39 связаны с солнечными шестернями 30 и 31 цилиндрического диФФеренциала 16. Первые ведущие звенья 40 и 41 первой пары дифференциалов 17 и 18 посредством передачи 42 (43) связаны между собой и с приводным валом 21, связанным при помощи передачи 42 с корпусом 23. Ведомые звенья 44 и.45 второй пары диФФеренциалов 19 и 20 жестко связаны со вторыми ведущими звеньями 46 и 47 65 первой пары дифференциалов 17 и 18,Ведущие звенья 48 и 49 второй парыдифференциалов 19 и 20 связаны припомощи передачи 50 между собой и свыходным валом 24 привода таким образом, что звенья 48 и 49 при работепривода 24 получают вращения в противоположных направлениях. Ведущиезвенья 51 и 52 второй пары дифференциалов 19 и 20 посредством передачи53 связаны между собой и с выходнымвалом привода 25 таким образом,что при работе привода 25 звенья 51и 52 получают вращение в одном направлении.В кинематической схеме (см,фиг,2)механизма ориентации захвата имеютсятри замкнутые кинематические цепи,охватывающих все элементы механизма,Имеющийся в механизме упругий элемент, например вал-торсион 54, передает момент предварительной закруткипо трем кинематическим цепям и темсамьм осуществляет выбор люфтов вэтих цепях:а) торсион 54 - передача 39,связанная с солнечной шестерней 31, -сателлит 33 - передача 35 - солнечная шестерня 27 - сателлит 29 - солнечная шестерня 26, связанная спередачей 34, - солнечная шестерня30 - передача 38 - ведомое звено 36ведущее звено 40 - передача 42 - ведущее звено 41 - ведомое звено 37 -торсион 54;б) торсион 54 - передача .39ведомое звено 36 - ведущее звено46 - ведомое звено 44 - ведущее звено 48 - передача 50 - ведущее звено 49 - ведомое звено 45 - ведущеезвено 47 - ведомое звено 37 - торсион 54;в) торсион 54 - передача 39 -ведомое звено 36 - ведущее звено 46 -вецомое звено 44 - ведущее звено 51передача 53 - ведущее звено 52 - ведомое звено 45 - ведущее звено 47 -ведомое звено 37 - торсион 54,Таким образом происходит полныйвыбор люфтов во всех звеньях механизма ориентации захвата относительно трех взаимно перпендикулярныхосей координат (выбор бокового зазора зубчатых передач, выбор люфтовв подшипниковых сателлитах, выборлюфтов во всех шпоночных и шлицевыхсоединениях), Благодаря этому датчики 55-57 обратной связи могут бытьприсоединены в любом удобном поконструктивным соображениям месте.При этом исключается влияние кинематических передач на точность повторения показаний датчиков в автоматическом цикле работы. Механизм ориентации захвата относительно трехвзаимно перпендикулярных осей координат может работать как от раздельно, так и от одновременно работающихприводов 22,24 и 25, причем неработающие приводы должны находитьсяв заторможенном состоянии,При работе привода 22 приводы24 и 25 заторможены. Вращение отпривода 22 через приводной вал 21и передачу 43 передается корпусу 23конического дифференциала. Одновременно через передачу 42 вращение передается ведущим звеньям 40 и 41дифференциалов 17 и 18, При этомзвенья 40 и 41 получают вращение водном направлении. Ведомые звенья Зби 37 также вращаются в одном направ;лении, но с удвоенной скоростью,Через передачи 38 и 39 вращение передается солнечным шестерням 30 и 31цилиндрического дифференциала 16, приэтом шестерни 30 и 31 и корпус 23конического дифференциала вращаютсяв одном направлении с одинаковой скоростью, т,е, цилиндрический дифференциал 16 оказывается заблокированными вращается как одно целое, Поэтомузахват 5 вращается только относительно оси 12, а вращение относительноосей 13 и 14 отсутствуетПри работе привода 25 приводы 22и 24 заторможены, Вращение от привода25 передается ведущему звену 51 дифФеренциала 19 и через передачу 53 -ведущему звену 52 дифференциала 20,При этом звенья 51 и 52 получают вращения в одинаковом направлении, Поскольку ведущие звенья 48 и 49 заторможены, ведомые звенья 44 и 45,а также жестко связанные с ними ведущие звенья 46 и 47 получают вращения 35в разных направлениях с одинаковойскоростью. Поскольку ведущие звенья40 и 41 дифференциалов 17 и 18 заторможены приводом 22, ведомые звенья36 и 37 получают вращения в разных 4 Онаправлениях с одинаковой скоростью.Через передачи 38 и 39 вращение передается солнечным шестерням 30 и 31,а через них - к сателлитам 32 и 33цилиндрического дифференциала 16. 4Поскольку корпус 23 при помощи передачи 43 и нала 21 заторможен, сателлиты 32 и 33 получают вращение в разных направлениях с одинаковой скоростью, Через передачи 34 и 35 вращение передается солнечным шестерням26 й 27 конического дифференциала15 в одном направлении и с равнымискоростями. Таким образом исходныйдифференциал оказывается заблокированным и вращается как одно целоеотносительно оси 13, Вращение захвата 5 относительно оси 14 при этомотсутствует ввиду отсутствия вращениясателлита 29.6 ОПри работе привода 24 приводы 22 и 25 заторможены, Вращение от привода 24 передается ведущему звену 49 дифференциала 20 и через передачу 50 - водилу 28 дифференциала 19,При этом звенья 48 и 49 получают вра. щение в разных направлениях, а недомые звенья 44 и 45 дифференциалов 19 и 20 получают вращение в одинаковом направлении с равной скоростью, так же как и ведущие звенья 46 и 47 дифференциалов 17 и 18, Поскольку звенья 40 и 41 заторможены приводом 22, то ведомые звенья 36 и 37 получают вращение также в одном направлении с одинаковой скоростью. Через передачи 38 и 39 вращение передается солнечным шестерням 30 и 31, а через них - сателлитам 32 и 33 цилиндр 1 лческого дифференциала 16 которые также получают вращение в одном направлении с одинаковой скоростью, Через передач 1 л 34 и 35 вращение передается солнечным шестерням 26 и 27 исходного конического дифференциала 15, При этом солне 1 ные шестерни 26 и 27 вращаются в разных направлениях с одинаковой скоростью. Воцило 28 исходного конического дифференциала остается неподвижныл, а сателлит 29 вращается вместе с захватом 5 относительно Оси 14, Таким образом, каждый из приводов 22, 25 и 24 управляет только Одним движением залсвата В случае одновременной работы двух или всех приводов захват 5 получает сужарное движение Относительно двух или трех Осей КООРдингтФормула изобретенияМанипулятор предназначенный для работы в автоматическом цикле, на основании которого установлены подвижная рука с захватом, т 1 риводимым в действие механизмом смыкания и размь 1 кания мехаеиз 1 лв поворота и качания руки, ее телескопического удлинения Ориентации захвата. Относительно руки и следя 141 ле пр 1 лводы с контролем положения от датчиков Обратной связи, О т л и ч а ю щ и йс я тем, что,. с целью ра.сширения технологических возможностей, механизм ориентации захвата выполненв виде кон 1 лческого дифференциаласоединенного с механизмом разделения движений посредством цилиндри еского диффеРж 1 ц 1 лала 11 р 1 лчем сателлит ко- ническОГО дифференциала БесткО свя зан с захватом, а его солнечные шестерни связаны с сателлитом цилиндри- ческОГО дифференциала сОединеннОГО с механизмом разделения движений, состоящим из двух пар дифференциалов, кажцый из которых 1 л 1 еет два. ведуших и одно ведомое звенья, причем ведомые звенья первой нары дифференциалов связаны с солнечными шестернями цилиндрического,цифс)ергнциала, первые ведущие звенья первои пары дифФеренциалов связаны с приводным валом, соединяющим один из следящихприводов ориентации захвата с корпусом конического дифференциала, авторыеведущие звенья первой парыдифференциалов жестко связаны с ве 334777домыми звеньями второй павы дифференциалов, ведущие звенья которых попарно связаны между собой и с двумя другими следящими приводами ориентации захвата.