Манипулятор

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 119) (1 02, 9/06, 9/08 1) 4 В 2518 АНИЕ ИЭ ТЕНИЯ ТЕЛЬСТ(57) Изобртехнике ипромышленн ОР сится к роботоиспользовано в ение от жет быт робота нипулят о сочле держит различного на ы которых вкл значения, ь чают шарнир енные звенья.риводы 2 и 3 и ипулятор с 1 Н цг ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ дополнительный орган, который включает в себя звено 6,состоящее из двух соосных кинематических передач в виде ряда сцепленных шестерен 8,9, 10 и 11. Оси шестерен закреплены на корпусе 16 звена с воэможностью свободного вращения, соосно крайним шестерням на корпусе звена установлены с возможностью вращения конические шестерни 17 и 18, С осями крайних шестерен передач связана одна из осей крестовины 21. Каждая кинематическая передача выполнена в виде ряда четного или нечетного числа взаимо- сцепленных шестерен. 2 з.п. ф-лы,С 2 7 ил.Изобретение относится к робототех нике и может быть использовано в промышленных роботах различного назначени 1, манипуляторы которых включаютшарнирно сочлененные звенья. 5Цель изобретения - повышение маневренности и расширение зоны обслуживания,На фиг. 1 схематически изображенманипуляторобщий вид; на фиг, 2 - Окинематическая схема, разрез А-А нафиг. 1; на фиг. 3 - то же, разрезБ-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид В нафиг. 2; на фиг, 5 - вид Г на фиг. 2,на фиг, 6 - взаимное положение двух 5унифицированных звеньев; на фиг.7вариант исполнения,Манипулятор (фиг, 1) содержит основание 1, на котором установлены гидроцилиндры приводов 2 и 3 со штоками 4 и 5 и исполнительный орган,состоящий из шарнирно сочлененныхунифицированных звеньев 6 и кисти,также составленной из унифицированных звеньев того же или другого типоразмера с захватом 7. Кисть закреплена на звене с продольным перемещением,Каждое звено 6 содержит две ветвикинематической зубчатой передачи(фиг. 6,2 и 3), составленные из четырех взаимно сцепленных шестерен(зубчатых колес) 8-11 и 12-15. Четное число шестерен обеспечивает вращение крайних шестерен в противоположные стороны. Шестерни одной передачи установлены соосно шестерням друЯгой передачи. Все шестерни передачзакреплены на корпусе 16 звена с возможностью свободного вращения.Соосно крайним шестерням 8 и 11первой кинематической передачи установлены на корпусе 16 с возможностьювращения конические шестерни 17 и 18,жестко соединенные с шестернями 8 и11 и образующие с ними блоки, Соосно крайним шестерням 12 и 15 второйкинематической передачи на корпусе 16неподвижно закреплены коническиешестерни 19 и 20.Каждое звено снабжено крестовиной21 с осями 22 и 23. Ось 22 крестовины своими концами связана с осямикрайних шестерен 8 и 12, причем сшестерней 12 жестко, а с шестерней8 с возможностью вращения. Концывторой оси 23 крестовины первого звена (фиг,2) соединены со штоками 4 и 5 гидроцилиндров, причем первый шток 4 соединен с концом оси 23 крестовины непосредственно через рычаг 24Рычаг 24 на крестовине закреплен жестко, а на штоке - шарнирно (фиг. 2 и 5), На втором конце оси 23 установлена шестерня 25, ось которой соединена со штоком 5 через рычаг 26. Рычаг 26 соединен со штоком шарнирно, а с осью шестерни в жестко (фиг. 2 и 4). Шестерня 25 связана зацеплением с неподвижной конической шестерней 19. Коническая шестерня 17 соединена с шестерней 27, установленной соосно с осью 23 крестовины и неподвижно закрепленной на основании 1, Звенья сочленены друг с другом с разворотом относительно продольной оси Б-Б на 90 . Крестоо вина 21 последующего звена соединена с предыдущим звеном таким образом, что ее свободная ось 23 установлена соосно с осями крайних шестерен 11 и 15 предыдущего звена, причем с шестерней 15 неподвижно, а с шестерней 11 с возможностью вращения. Подвижная коническая шестерня 17 последующего звена зацеплена с неподвижной шестерней 20 предыдущего звена. Подвижная коническая шестерня 18 предыдущего звена зацеплена с первой неподвижной конической. шестерней 19 последующего звена. Последующие звенья соединяются аналогичным образом, как показано на фиг.6.Датчики положения звеньев 28 и 29 установлены на основании 1 и соединены с рычагами 24 и 26.Манипулятор работает следующим образом.При повороте звеньев в заданное положение, например, в плоскости чертежа вверх (фиг.2), в гидроцилиндр 2 подается рабочая жидкость под давлением, Шток 5 гидроцилиндра выдвигается и поворачивает рычаг 26 и шестерню 25 по часовой стрелке (по стрелке В), так как они жестко соединены. Шестерня 25 поворачивает шестерню 19 против часовой стрелки. Так как шестерня 19 жестко соединена с корпусом 16 предыдущего звена 1, то оно поворачивается относительно основания 1 вокруг оси 22 вверх. При повороте звена 1 шестерня 13, соединенная с шестерней 12, на" чинает поворачиваться (обкатываться) против часовой стрелки, так как шес3243 127 35 теряя 12 соединена с крестовиной 21и остается неподвижной относительнооснования 1. Движение через шестерню 14 передается на шестерню 15, которая поворачивается против часовойстрелки. Шестерня 15 жестко соединена с крестовиной 21 последующегозвена, поэтому крестовина 21 этогозвена поворачивается относительнопредыдущего звена 1 против часовой 1 Острелки, Крестовина 21 поворачиваетуказанное звено относительно предыдущего звена вверх вокруг оси 23.Если передаточное число шестерен.равно единице, то последующее звено 15повернется вверх относительно предыдущего звена на тот же угол, что извено предыдущее (первое) относительно основания 1. Таким образом второезвено манипулятора повернется относительно основания 1 .а двойной угол.Так как второе звено поворачиваетсяотносительно первого эзна вверх,то шестерня 17 второго звена; находящаяся в зацеплении с шестерней 20 25первого звена, начинает поворачиваться (обкатываться по шестерне 20) против часовой стрелки за счет того,что шестерня 20 неподвижно соединена с первым звеном, соответственно ЗОповорачивается против часовой стрелки и шестерня 8 второго звена, которая жестко соединена с шестерней 17,Далее движение передается через шестерни 9 и 10 второго звена на шестерню 11. Шестерня 11 второго звена вместе с шестерней 18 (они жестко соединены) поворачивается по часовой стрелке относительно этого зве на вокруг оси 23. Шестерня 18 этого зве- О на находится в зацеплении с шестерней 19 следующего третьего звена и поворачивает ее против часовой стрелки. Так как шестерня 19 жестко соединена с третьим звеном, это звено поворачивается относительно второго звена вверх вокруг оси 22. Если передаточное число шестерен равно единице, то третье звено повернется вверх относительно второго звена на тот же угол, что и это звено повернулось относительно первого звена. Таким образом, третье звено повернется относительно основания 1 на тройной угол. Далее на следующие звенья движение передается аналогично. Таким образом, если манипулятор (рука робота) составлена иэ ь подвиж 4ных звеньев, то последнее звено повернется относительно неподвижного звена на угол с и , где сб - угол поворота первого подвижного звена относительно неподвижного. Поворот звеньев в заданное положение, в плоскости чертежа вниз, осуществляется аналогичным образом, меняется только направление вращения,При повороте звеньев в заданное положение в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (вверх), манипулятор работает следующим образом. В гидроцилиндр 3 подается рабочая жидкость под давлением, шток 4 гидро- цилиндра втягивается и поворачивает рычаг 24 и крестовину 21 звена 1 против часовой стрелки (по стрелке В), так как они жестко соединены. Крестовина 21 поворачивает звено 1 относительно основания 1 вокруг оси 23 вверх в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа. Так как звено 1 поворачивается относительно основания 1 вокруг оси 23, то вестерн, 17 звена 1 поворачивается (обкатыьается) относительно звена 1 против часовой стрелки за счет того, что шес" терня 17 находится в зацеплении с шестерней 27, которая неподвижно закреплена на основании 1. Шестерня 8 звена 1 также поворачивается против часовой стрелки, так как шестерня 8 жестко соединена с шестерней 17. Движение через шестерни 9 и 1 О звена 1 передается шестерне 11, которая вместе с шестерней 18 поворачивается по часовой стрелке (шестерни 11 и 18 соединены жестко). Шестерня 18 звена 1 находится в зацеплении с шестерней 19 звена 11 и поворачивает ее против часовой стрелки (по стрелке В). Так как шестерня 19 неподвижно соединена со звеном 11, то звено 11 поворачивается относительно звена 1 вокруг оси 22 вверх в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа (фиг.2). Если передаточное число шестерен равно единице, то последующее звено повернется относительно предыдущего звена на тот же угол, что и предыдущее звено повернулось относительно основания 1, таким образом звено 11 повернется относительно основания 1 на двойной угол. Так как звено 11 поворачивается относительно звена 1 вокруг оси 22 вверх, то шестерня 13 звена 11, находящаяся в за3 12732 цеплении с шестерней 12, поворачива-: ется (обкатывается) против часовой стрелки ввиду того, что шестерня 12 жестко соединена с крестовиной 21 и остается неподвижной относительно звена 1. Далее движение передается через шестерню 14 на шестерню 15, которая вместе с крестовиной 21 звена 111 (шестерня 15 и крестовина 21 соединены жестко) поворачиваетсяЮ ,против часовой стрелки. Крестовина 21 звена 111 поворачивает последнее относительно .звена 11 вверх вокруг оси 23 в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа. 15Если передаточное число шестерен равно единице, то третье звено повернется вверх относительно второго звена на тот же угол, что и второе звено повернулось относительно пер ваго звена, таким образом, третье звено повернется относительно основания 1 на тройной угол. На следующие звенья движение передается аналогично. 25Поворот звеньев в заданное положение в плоскости, перпендикулярной .плоскости чертежа, эа плоскость чертежа осуществляется аналогичным образом, меняется только направление Зо вращения.При необходимости поворота последнего звена в плоскости, размещенной к плоскости чертежа под углом, нео.равным 90 , штоки приводов 2 и 3 выдвигаются или втягиваются одновременно. При этом подвижные звенья поворачиваются одновременно вокруг всех своих шарнирных осей 22 и 23.Датчики положения 28 и 29 соединены с рычагами 2 б и 24 и снимают информацию о положении звеньев манипулятора. При повороте звеньев на заданный угол сигнал с датчиков поступает в систему управления робота, 45 система управления подает сигнал на приводы 2 и 3, и они останавливаются. 43 ЬНа фиг. 7 изображен вариант манипулятора с нечетным числом промежу. точных шестерен (зубчатых колес). В этом варианте конфигурация руки при работе иная, чем в укаэанном варианте. Формула изобретения 1. Манипулятор, содержащий шарнирно соединенные между собой звенья, имеющие стыковочные элементы, и кинематическую цепь привода изменения относительного положения звеньев, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения маневренности и расширения зоны обслуживания, кинематическая цепь привода выполнена в виде разветвленной на две параллельные ветви зубчатой передачи, включающей в себя блоки из цилиндрических и конических зубчатых колес, смонтированные на звеньях промежуточные цилиндрические.колеса, входящие в зацепление с цилиндрическими колесами блоков, и конические зубчатые колеса, жестко связанные каждое с соответствующим звеном и входящие в зацепление с коническим зубчатым колесом соответствующего блока, при этом оси блоков совпадают с осями шарнирного соединения звеньев между ,собой.2. Манипулятор по п. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что в кинематической цепи привода между смежными зубчатыми блоками имеется нечетное число промежуточных цилиндрических зубчатых колес.3. Манипулятор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в кинематической цепи привода между смежными зубчатыми блоками имеется четное число промежуточных цилиндрических зубчатых колес.273243 22 12 1 д й 15 г В 1 б 9 УЧУРобонное збено Х арициробанное,1 бюа 1 оставитель С. Новикехред Л. Олейник Редактор Э. га Зака 5 кая наб.,играфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная оизводственно-и 74/12ВНИИПИпо де13035, М Тирсударственном изобретенииква, Ж, Р 031 омитета СССоткрытий Корректор С.ШПодписное