Модульный манипулятор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оо 952578(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08 09,80 (21) 2978435/25-08 51 М Кл з с присоединением заявки Йо В 25 3 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.72(088.8) Дата опубликования описания 23.08.82(72) Авторы изобретения Б.Г.Аветиков, С.В.Груздев, О.Б.Корытко и В.Г.СавинОсобое конструкторское бюро технической кирернетикиЛенинградского политехнического институтим. М.И.Калинина(54) МОДУЛЬНЫЙ МАНИПУЛЯТОР Изобретение относится к машиностроению, а именно к проявленным работам.Известен модульный манипулятор, содержащий основание, механизм статического уравновешивания звеньев манипулятора, а также захватное устройство и набор поступательных и .вращательных модулей степей подвижности, соединенных между собой унифицированными крепежными элементами (.11Недостатком известного модульного манипулятора является сложность .конструкции модуля подъема.Целью изобретения является упрощение конструкции.Эта цель достигается тем, что основание выполнено в виде модульных плиты, упорной рамки и полиспаст - ного устройства, а механик;м уравно-. вешивания - в виде набора модулейуравиовешивателей, установленных на плите основания и связанных концами сноими с 9 порной рамкой.На фиг. 1 изображен модульный ма-, нипулятор первого варианта; на фиг. 2 - то же, кинематическая схема) на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 1;на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг, 1;на фиг. 5 - модуль-уравновешиватель;общий вид; на фиг. б - сечение В-Вна фйг. 5; на фиг, 7 - модуль-блок,общий вид; на фиг. 8 - сечение Г-Гна фиг. 7; на фиг. 9 - резьбовойкрепежный элемент; на фиг. 10 в .поступательный модуль, общий вид; нафиг, 11 - конструкция .модульного ма.0 нипулятора второго варианта; нафиг. 12 - то .же, кинематическая схема; на фиг. 13 - разрез Д-Д нафиг. 11.Модульный манипулятор содержитвращательные 1 и поступательные 2 и3 модули; соединенные а помощью резьбовых крепежных элементов 4, выполненных в виде шпилек 5, на концахкоторых нарезаны резьбы правого и левого направления, а в средней частирасположеиа подвижная в продольномнаправлении втулка б. Втулка б оснащена снаружи шестигранником "подключи и наружными кокическими поверхностями 7 на торцах, Вертикально рас положенный поступат ьный модуль 3идентичен типоразмеру гориэонталь ного поступательного модуля 2. Поступательный модуль 3 посредством резьбовых крепежных элементов 4 соединен Зо с плитой, являющейся опорой всего952578 манипулятора. На другом торце модуль-плиты 8 расположено профилироваиное кольцо 9, выполняющее функцииосновной прнналочной пднерхности.Наружный радиус кольца 9 К, ширинакольца а. В диаметрально противоположных точках кольца 9, снаружи иизнутри, имеются вырезы 10, уголраскрытия которых ранен с,На модуль-плите 8 установленоустройство уравновешивания, состоящее из четырех модуль-уравновешивателей 11, н которых размещена пружина 12, но может быть использованпненмоцилнндр или гидроцилиндр. Модуль-уравнонешинатель 11 содержит,кромв пружины 12, кронштейн 13, вкотором одним концом закрепленастойка 14. На другом конце стойки14 установлен ограничитель 15. Меж-ду ограничителем 15 и кронштейном13 размещена пружина 12 и линейноподвижная каретка 16, оснащеннаяупором 17. Кронштейн 13 и упор 17оснашоны ответными приналочными поверхностями, ныполненными в виде паза 18 с заплечиками 19. Внутренняявертикальная сторона 20 паза 18 расточека по радиусу К, а ширина паза18 равна а. Углы тел кронштейна 13и упора 17, измеренные в горизонтальной плоскости, равны К, Такимобразом, основная привалочная поверх.ность являетСя поверхностью, схнатынаемой по посадке ответной привалочной поверхностью. На модуль-плите 8 установлены, например, шесть модуль-блоков 21, составляющих вместе с тросами 22 и с другими шестью модуль-блоками 21, установленными на модуль упорной рамке 23, модульное полиспастиое устройство, Модуль-блок 21 представ. ляет собой кронштейн 24, на котором установлен шкив 25. Угол тела кронштейна 24, измеренный в горизонтальной плоскости, равен сС . Кронштейн 24 оснащен ответной привалочной поверхностью, выполненной в виде паза 18, .внутренняя вертикальная сторона20 которого имеет радиус К, а шири-на паза 18 а. Ось шкива 25 развернута на некоторый угол, зависящий от диаметра шкива 25 и размера угла А кронштейна 24, обеспечивающий тросам 22, при последовательном схвате шкивов 25 всех модуль-блоков 21, отсутствие скольжения по ручьям шкивон 25. Модульная упорная рамка 23 выполнена в виде кольца 9, наруж ный радиус которого К, ширина а. В диаметрально противоположных точках упорной рамки 23 слеланы вырезы 10, угол раскрытия которых Ы Выходное (подвижное) звено 26 поступательного модуля 3 соединено с одним концом тросов 22, которые затем последовательно охватывают свои группы шкивов25 верхних и нижних модуль-блоков 21.Поступательный исполнительный мо"дуль 3 имеет неподвижный корпус 27,оснащенный двумя поясами 28 и 295 опор качения (по три подшипника нпоясе под углом н 120 друг к другу)в которых может поступательно двигаться, т.е. имеет одну степень подвижности, выходное звено 26. На выходном звене 26, вдоль его оси, прикреплена зубчатая рейка 30, в зацеплении с которой находится шестерня31, связанная с двигателем 32 припомощи редуктора 33, Шестерня 31,15 двигат "ь 32 и редуктор 33 установлены н неподвижном корпусе 27 поступательного исполнительного модуля 3.Модульный манипулятор второго варианта (фиг,11), в общем случае,содержит те же элементы (модули),20 что и модульный манипулятор первоговарианта. В качестве примера модульуравновешиватель 34 в этом манипуляторе выполнен на основе пненмоцилиндра. Выходной упор 35 модульуранновешивателя 34 закреплен наштоке 36 пненмоцилиндра. Однако существенное различие модульных манипуляторонпервого и второго вариантовсостоит но взаимных связях входящих вманипуляторыузлов. Вмодульном манипуляторе второго варианта на модульплите 8 и модульной упорной рамке 23также размещено по шесть модуль-блоков 21. Однако тросы 22, зафиксиро 35 ванные одним концом на модуль-плите8, после последовательного схвата,шкивов 25 верхних и нижних модульблоков 21, другим концом закрепленынепосредственно на упорах 35 модуль 40 уравновешивателей 34. Выходное звено26 связано при помощи коромысла 37с модульной упорной рамкой 23. Такаякомпоновка позволяет уравновешиватьбольшие веса подвижных частей манипу"45 ляторов, используя модуль-уравновешиватель 34, имеющих большие ходаштоков 36 и невысокие величины усилий на штоках 36,Модульный манипулятор работаетследующим образом.По команде устройства управленияпоступательный модуль 3 начинаетподъем выходного звена 26. К выходному звену 26 приложены три силы: вессамого звена 26 и установленных нанем вращательных модулей 1,и поступательного модуля 2 и т.п. Со стороны двигателя и механической передачи, установленных в поступательноммодуле 3, на выходное звено 26 дей 60 стнует движущая сила, направленнаянавстречу силам веса поднимаемыхчастей манипулятора. К нижней частивыходного звена 26 в месте креплениятросов 22 приложена сила, действую 65 щая н одном направлении с движущейсилой, причем развивается эта сила модуль-уравновешивателями 11 и преобразовывается по величине модульным полиспастным устройством. Сила, приложенная к выходному звену 26 со стороны уравновешивающего устройства 11, в общем случае, должна быть равна весу поднимаемой части манипулятора (в некоторых случаях уравновешивающая сила выбирается равной весу поднимаемой части манипулятора плюс половина объекта манипулирования) . При такой схеме приложения сил двигатель 32 поступательного модуля 3 должен производить работу, требующуюся только для подъема объекта манипулирования. Таким образом, установленная мощность поступательного модуля 3 сравнима по величине с установленной мощностьюпоступательного модуля 2, т.е. в качестве горизонтального и вертикального модулей 2 и 3 может быть использован один типоразмер (по мощности) модуля поступательной степени подвижности.Подъем выходного звена 26 проис 1 ходит в расчетном режиме на всей величине хода выбранного типоразмера поступательного модуля 3. При этом каретки 16 модуль-уравновешивателей 11 переместятся на высоту, величина которой меньше, чем величина хода выходного звена 26. Однако перемещение каретки 16 определено типоразмером выбранных модуль-уравновешивателей 11. В конце хода выходного звена 26 устройство управления отключает двигатель 32 поступательного модуля 3. При опускании подъемной части манипулятора количе.ство и направление сил, приложенных к выходному звену 26, остаются такими же.Модульный манипулятор второго варианта функционирует также, как и манипулятор первого варианта, т.е. к выходному звену 26 приложены те же три силы, которые обеспечивают в результате уравновешивание по вертикали подъемной части манипулятора. В этом варианте в качестве модуля 3 поступательной степени подвижности может быть, как и в первом варианте манипулятора, использован один из типоразмеров модуля 2 горизонтальной степени подвижности.Изобретение предлагает некоторое количество сравнительно несложных,неприводных модулей, которые могутзаменить собой необходимость разработки и изготовления сравнительносложных приводных модулей подъема,являющихся основанием манипуляторов и несущих в своей конструкцииустройства уравновешивания статических масс подвижных частей модульных манипуляторов. Ввиду своего конструктивного исполненияпредлагае 10 мые модули могут быть выполнены водном типоразмере, но за счет варьирования их количеством могут бытьскомпонованы модульные манипуляторыширокой гаммы модификации,15 Техническое преимущество предлагаемого устройства заключается такжев том, что модули поступательныхстепеней подвижности без переделокмогут быть использованы как при вертикальном, так и при горизонтальномих расположении. Таким образом, за-.траты на эксплуатацию уменьшаются.Конструкция модулей, их структура и способы крепления позволяют по 25 лучать при кОмпОнОвке мОдульных манипуляторов наиболее оптимальныехарактеристики, например, по видуиспользоваиия энергии для уравновешивания, причем эти характеристикидостигаются простой заменой модуль -уравновешивателей одного вида надругой.Формула изобретения35Модульный манипулятор, содержащийоснование, механизм уравновешивания, захватное устройство и связанные между собой посредством унифициро ванных стыковочных элементов модулипоступательных и вращательных степеней подвижностей, о т л и ч а ю -1 щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, основание выполнено 45 в виде модульных плиты, упорной орамки и полиспастного устройства, а механизм уравновешивания - в виде модулей-уравновешивателей, установленных на плите основания и концами 50 связанных с упорной рамкой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Козырев Ю,Г., Житомирский С.В.,55Круковец Л.В. Промышленные роботыагрегатного типа.Обзор. М НИИМаш,1979, с. 26-29.952578 Составитель А,ШиряеваРедактор И.Николайчук Техред С,Мигунова Корректор М Шароши ПодписиСР Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная Заказ 61 73/24ВНИИПИ Гопо дела113035, Москв Тираж 1087 дарственного ко изобретений и о Ж, Раушская итета крыти наб.,