Манипулятор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 963848(23) ПриоритетОпубликовано 07 10 82 Бюллетень М 37Дата опубликования описания 07.10.82 р 1 М К 1 з В 25 1 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий( 54 ) МАНИПУЛЯТОР Изобретение относится к манипуляторостроению и подъемно-транспортному машиностроению. Оно может найти применение для механизации и автоматизации технологических процессов, связанных с точной ориентацией и установкой или снятием тяжелых деталей, а также для решения задач, связанных с перемещением различных предметов по определенным траекториям в пространстве.Известен манипулятор, содержащий двигатель, поворотное. основание с установленной на нем механической рукой, выполненной в виде параллелограммного механизма, один из рычагов которого снабжен балансиром и кинематически связан с валом, а другой несет рычаг и рукоятку управления и также кинематически связан с валом 1 ,Количество потребляемой манипулятором энергии не согласовано с колебаниями внешней нагрузки, что приводит к нерациональному использованию энергии двигателя манипулятора. Цель изобретения - повышение эффективности манипулятора путем обеспечения оптимальной работы при значительных колебаниях внешней нагрузки, т.е. снижение энергозатрат.Цель достигается тем, что манипулятор снабжен муфтой одностороннего действия, ведущий элемент которой связан с рукояткой управления, а ведомый кинематически связан с валом, и аккумулирующим механизмом в виде смонтированных на валу упругих элементов и связанного с двигателем поводка с роликом, причем последний расположен с возможностью взаимодействия с упругими элементами.На фиг. 1 приведен общий вид манипулятора, на фиг. 2 - кинематическая схема, на фиг. 3 - вид А фиг. 2, на фиг. 4 - вид Б фиг. 3, на фиг. 5 вид В фиг. 1; на фиг. б - сечение Г-Г фиг. 5; на фиг. 7 - сечение Д-Д фиг. 5 (момент деформирования пру- жин), на фиг, 8 - то же, момент заклинивания пружин. На стойке 1 закреплено поворотное 25 основание 2 с установленными на немзубчатыми рейками 3 и направляющими 4. Рейки 3 находятся в зацеплении с шестернями 5, которые жестко закреплены на валу б, смонтированном 30 на рычаге 7. На том же рычаге расположены кронштейн 8 с направляющими роликами 9, звездочки 10 - 12, цепные передачи 13, 14, рукоятка 15 управления, захват 16 и роликовая муфта 17 одностороннего действия.Муфта 17 состоит из ведущего поводка 18, непосредственно связанного с рукояткой управления 15, ведомого поводка 19, жестко соединенного со звездочкой 12, корпуса 20 и роликов 21 и 22. Ролики смещены от центра корпуса 20 в сторону ведущего поводка, чем обеспечивается передача вращения только от ведущего поводка 18 к ведомому поводку 19На концах вала б закреплены в радиальных направлениях элементы аккумулирующего механизма - пластинчатые пружины 23 и 24. Свободные концы пружин проходят через длинные прорези сухарей 25 и 26, короткие прорези которых надеты соответственно на кольца 27 и 28. Сухари и кольца также являются элементами аккумулирующего механизма, Кольца 27 и 28 прикреплены соответственно к корпусам 29 и 30, Свободные концы пружин 23 установлены с воэможностью подвижного взаимодействия с вращающимся роликом 31, а свободные концы пружин 24 - с возможностью взаимодействия с вращающимся роликом 32. 30 Ролики 31 и 32 установлены соответственно на водилах 33 и 34, снязанных жестко соответственно с валами двигателей 35 и 36. Следует отметить, чтосвободные концы пружин 23 уста новлены с возможностью деформации от взаимодействия с роликом 31 в напранлении, например, по часовой стрелке, а свободные концы пружины 24 - с возможностью деформации от взаимодей ствия с роликом 32 в протиноположном направлении. Корпуса 29 и ЗО с закрепленными на них электродвигателями 35 и 36 установлены на кронштейнах 8. Количество пружин 23 зависит от максимального значения нагрузки на захват манипулятора, например, при поднятии, а количество пружин 24 - от максимального значения нагрузки при .опускании груза.Манипулятор работает следующим образом.Для перемещения груза из одной точки в другую оператор вращает рукоятку 15 управления. При включенном двигателе, например двигателе 35, и при вращении водила 33 ролик 31 входит в контакт с концом пружины 23 и, если к валу б приложен момент сопротивления, деформирует ее, перемещая конец пружины вместе с су харВм 25 в положение, показанное на фиг. б штриховыми линиями. Освободившаяся после прохождения ролика пружина, стремясь возвратиться в исходное положение, заклининает сухарь 25 65 на кольце 27, оставляя пружину в напряженном состоянииПоложение, показанное на фиг. 7, соответствует деформированию пружины роликом, положение, показанное на фиг. 8 - моменту заклинивания ее в сухаре.После заклинивания деформированная пружина передает на вал 6 крутящий момент, обусловленный действием сил упругости. Таким образом, если на валу двигателя 35 действует некоторый крутящий момент М , величина которого рассчитана на преодоление сопротивления одной пружины, то на валу б после деформации всех пружин действует максимальный момент ф, определяемый из соотношения где 7- - количество пружин,КПД передачи, состоящей изролика 31 и пружины 23.Поток мощности направлен от двигателя 35 к валу б, связанному сшестернями 5. Шестерни, вращаясь,перемещаются по рейкам 3 вниз иподнимают рычаг 7 на необходимуювысоту позиционирования захвата 16соответственно направлению вращениярукоятки 15 управления.Если рукоятка 15 остановлена содновременным выключением двигателя 35, ведомый поводок 19 роликовоймуфты 17, получая вращение от вала бнследствие аккумулированного крутящего момента через звездочки 10 - 12и цепные передачи 13, 14, эаклининает ролики 21 и 22 в корпусе 20 и останавливается, что приводит к резкому возрастанию сопротивления на валу б, возврату деформированных пружин в исходное положение (хотя, возможно, вследствие неидентичности характеристик муфты и пружин не нсепружины возвращаются в исходное положение ) и остановке вала б,Поэтому вращение валу б и соответственно шестерням 5 будет передаваться только тогда и с такой скоростью,.с какой вращается рукоятка 15 управления. Рукоятка, таким образом, предназначена для расклининания роликовв корпусе муфты. При расклиниваниимуфты необходимо от ведущего поводка 18 приложить силу, уменьшеннуюпо сравнению с эаклинивающей силой,развиваемой от поводка 19,При этом усилие на рукоятке 15 управления может быть уменьшено до такой величины, что практически не будет восприниматься оператором.Таким образом, при помощи одной рукоятки управления можно управлять перемещением груза в любом направлении со скоростью, соответствующей скорости вращения этой рукоятки,затрачивая незначительные усилияна ее вращение.С другой стороны, максимальноепередаточное отношение, создаваемоеаккумулирующими элементами, можетпривести к созданию больших крутящих моментов на валу б. При передачекрутящего момента от вала б на шес. терни 5 в работу включается ровностолько пружин, каково значение нагрузки йа захвате и, соответственно, 10на шестернях 5,Для опускания груза рукоятку 15управления вращают в противоположном направлении с одновременным включением вращения двигателя 36 в противоположную сторону. Ведомый поводок 19 имеет возможность, вращаясь,следовать за ведущим поводком 18, ивал б, соответственно, получаетвоэможность передавать аккумулированный крутящий момент от пружин 24шестерням 5 в зависимости от сопротивлений, возникающих при опусканиигруза. Заметим, что вращение водила 34 и вала б в противоположном нап-равлении не сказывается на состоянииотключенного двигателя 35 и пружин 23.В этом случае пружины 23 перемещают водило 33 в соответствующем,направлении, если они возвращены висходное положение, или проходятпсд неподвижным водилом, если онине возвращены в исходное положение.Очевидно, что момент сопротивлений на шестернях 5 и на валу б при- З 5нимает в случае опускания груза меньшие значения, что приводит к применению как аккумулирующих элементов меньших размеров, так и двигателя меньшей мощности. Здесь обнаруживается дополнительный технический эффект: опускание груза происходит мгновенно в самом начале вращения рукоятки, так как вал привода б:приводится в движение уже при неполной деформации одной пружины 24. Этопозволяет осуществлять точные движения при манипулировании с захватом.Принципиально возможна работа содним двигателем, способным аккумули ровать крутящий момент как в одном,так и в противоположном направлении.Это приводит к применению аккумулирующих элементов, деформирующихся вобоих направлениях, при выполненииусловия возврата всех элементов висходное положение при переходныхпроцессах поднятия-,опускания груза. Во всех режимах колебания нагрузки не сказываются на работе двигателей, так как последние рассчитаны на зарядку одного аккумулирующего элемента и работают в режиме постоянной мощности.В качестве аккумулирующих элементов могут быть применены также вращающиеся массы (маховики и т.п.),Благодаря применению в манипуляторе муфты одностороннего действия в рукоятке управления и аккумуляторов крутящего момента в приводе появляется воэможность повысить эффективность манипулятора путем расширения его функциональных воэможностей, обеспечения оптимальной работы привода при значительных колебаниях нагрузки на рабочие органы манипулятора и минимизации энергии привода. Последнее обстоятельство приобретает в настоящее время важное техническое и социальнОе значение, так как решается настоятельная общечеловеческая проблема повышения коэффициента использования и сохранения энергетических ресурсоч.Формула изобретенияМанипулятор, содержаший двигатель поворотное основание с установленной на нем механической рукой, выполненной в виде параллелограммного механизма, один из рычагов которого снабжен балансиром и кинематически связан с валом, а другой снабжен захватом и рукояткой управления и также кинематически связан с валом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат при колебаниях внешней нагрузки, он снабжен муфтой одностороннего действия, ведущий элемент которой связан с рукояткой управления, а ведомый кинематически связан с валом, и аккумулирующим механизмом, выполненным в виде смонтированных на валу упругих элементов и связанного с двигателем поводка с роликом, пРичем последний установлен с воэможностью взаимодействия с упругими элементами.,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 679385, кл. В 25 3 11/00, 1978.963848 г-г иг, 7 Составитель С. НовикБ. Федотов Техред М.Гергель Корректор О. Билак Реда аказ 322/4 П "Пате жгород, ул. Проектная, 4 или Т НИИПИ Гос по дела 035, Моск авВраж 1087 Подписндарственного комитета СССР изобретений и открытийа, Ж, Раушская наб., д.4/5