Манипулятор

) 4 В 25 1 9/00 НЫЙ КОМИТЕТ СССРБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСТПО ДЕЛАМ ф 1 тОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ПАТЕН 54)(57) МЛНИПУ.1 ЯТОР, соделиту и установленное с приводом его пава жашийна ней опорную основан ота,оследоакж арирна соединенные вательцо установле нее - тре три звена, первое из но на основании, а по тье звено - имеет раз которых ещенановле каждый пью связан лича ью повьппения точности ициониро емещени жат елярех уце кинемати роны с треинструмент й - с соот соответственноветствующими дидентичньгх кин а с друго игателями посредство цепей, прс вторым тически связано сфериче чем треть ен вен кого шарниным шарнис помощнабжено ра и аполнител го перпен рам, ось к икулярна(56) Патент С 1 йЛ 1 4259876,кл. В 25 1 9/00, опублик. 981 ныи в нем с воэможностью вращенидержатель инструмента и устные на основании двигатели,из которых своей кинематической ответствующим звеном, о ти й с я тем, что, с вания, привод угловых пе третьего звена и вращени инструмента выполнен в в равляющих стержней, кото чески связаны с одной ст тьим звеном и держателем аси врлшецця ержлтеля гс трумецтл ишарниро св 3 лл своими колмконцами двух упрлняюпх стержей,шарнирна снязл:и . .сжпу собой . аеречиай. н которой :ппол:.сц ",р 1 даль -ный плз, :ри этом .-: втором 1 нее установлены тр рычага. л также лпрянляюший:п-,фт, который рлзмепе; в пазупогеречицы,нлл, опии каец которого кинемлтцчески снязл с держателеминструь:ецтя, л;1 руга": сцлб:;ец втовой нарезкой, цл которой устлцонлецагайка, злкреплеля ня канне третьего стержня причем другие кап;и упрявляюпдх стержней и;лрирна связанысоответствуюз.и рычлглми второгозвеня, а кяждп": рь:члг второго звенатакже связан с саотгетстн.н:ьдвигателем кинемлти еской цепью, содержащей три гибких эп-,еьетл и тягу, однцконец катсрай шярцрцо саедиец с соответствующим рычагом второго знеця,устаон:енны. цл асанлц;ц недувблок, связанный с двигателем, и направляющие ролики, адин из которых установлен ня пер.= зне с, л двя других - на основании: а абе стороны от плоскости, проходящей через ось блока и ось роликл первого звецл, приэтом гибкие злегпецты ад;ими сваиьцконцами закреп:ецы цл ведущем блокеа другими - ня тяге, охватывают рабачие поверхности роликов, абрашецныедруг к другу. и расположены а недущем блоке и роя:,ке первоо звеня так,что адин гибкий элемент огиалетрабочую поверхост:, расположеннуюпо одну сторону от цх оси, я два других гибких элементл - па другую сторону.)Я) 13 ак)1;Е; " ( )П), ) ), );3 )л Пл Е;:лМ)-Е 3 )л 1;1;,РОКО:51:с 1. л)еРе". )0 Р 13)";ПО 3 31 Ив НЛ гСС 1 С)ЯП:лн 1,л .пл е-,").)( 0130 ПЕННЕ СО 311)жн .;:; В),:ДЕ" ГИЯ1 01 ОРПОй и: И- Е л . С)Иа( . Л:.- 1 и действуо 53.егс) через т) гуна тер Бый кОле 5 чатый рычаГ ), 1 рикреплен нь 1 й к фиксированнОму вал) б Ос 10 ва - ния 1, Один кОнец первОгс звенаа. нипулятора установлен с Озможностьк Бра 3 ения на основании , а другой 35 конец первого звена ) ма 1 ип)лятора шарнирно связан с вторым звеном 8, другой кОнец которого связан чере 3С0С .;Л:л ) МЖ 130 С .: 1"Л.1 .;ПИ.:;С ЕЯП С)1";) 3И.: ,.51" , ) , 0). О()С, ) .:;: - .К(лз.;С-):ЛОснОвании 1) Т 1)етье звено О м 3 гятора может бь)ть повернуто на деленный угол в и:обс)м направле носительно в-.оро: о )вена 8, а тель инструмента 11 может пово ваться вокруг своей продольнойДля большей ясности на фиг. рлл(ена только одна из трех упомянутых кинематических цепей для передачиусилия с гидравлическим сервоцилицдром 21.Перемещения третьего звена 1 О вызываются двумя продольно перемещаемыми управляющими стержнями, размещенными на втором звене 8 манипулятора, из которых для большей ясности на фиг, показан только оди (позиция 22). Второй из упомянутой пары управляющих стержней изображен на 1 О фиг.З и 4 и обозначен позицией 23.Вращение держателя инструмента 11 вокруг его продольной оси Осуществляется с помошью третьего управляющего стержня 24 (фиг,3 и 4), 15Все управляющие стержни кицематически связаны с соответствующими гидравлическими сервоцилиндрами 2.Шток поршня сервоцилиндра 21 прикреплен с помощью оси к одному концу 20 тяги 25, другой конец которой присоединен с помощью оси к выступу 26 на блоке 27, который с помощью оси смонтирован в основании 1 и который одновременно выполняет роль коленчатого 25 рычага. Блок 27 огибает закрепленный на нем одним своим концом первый гиб. кий элемент 28, который далее своей внешней стороной касается ролика 29, установленного на оси в основании 1, 30 и огибает ролик 30, установленный на оси в первом звене 7 манипулятора под шарниром, связывающим первое и второе 8 звенья. Второй конец гибкого элемента 28 закреплен на конце тяги 31, другой конец которой шарнирно связан с рычагом 32, который в свою очередь установлен на оси во втором звене 8 манипулятора. К рычагу 32 присоединен с помощью шарнира 40 также и конец стержня 22.Кроме того, к блоку 27 прикреплены концы второго 33 и третьего 34 гибких элементов, которые также огибают блок 27, но с противоположной стороны от гибкого элемента 28, которые проходят через ролик 35, установ ленный в основании 1, и через ролик 30. Другие концы этих гибких элементов закреплены на тяге 31 около шарнира, связывающего ее с рычагом 32. Таким образом, гибкие элементы 33 и 34 на всем пути оказываются параллельными. Гибкий элемент 28 по всему пути своего прохождения расположен в плоскости, перпендикулярной осям вращения блока 27 и роликов 29, 30 и 35, и проходит между гибкими элементами 3 1 и 34, кото рые расположены н параллельных плоскостях. В результате того, что гибкий элемент 28 проходит между вторым 33 и третьим 34 гибкими элементами, и под углом к их направлению у верхней части ролика 30, напряжение, которое возникает в тяге 31 цод воздействием гибкиХ эле -ментов, не является перекашивающим.Тяга 31 снабжена поворотными замкамидля крепления гибких элементов (непоказаны),Кицематическая цепь привода звеньев маципулятора проектировац таким образом что цер: Ое звсцс 7 мокст быть повернуто Отцосительцо Основ - ция 1, а второе зве О 8 - ОтцосительцО звена 7 бсз возле:.ствця ц; гцбкце элементы 28, 33 ц 34 и сотвстстгсино ца управляющий стерже: . .Эта достигается благсдаря тому что ролики 29 и 35 устацовлаы осцсвацци 1 царавном или црактцчвски равном расстоянии от места ус".ацовки .- Осова - нии 1 блока 27, а также благодаря тому, что первое звено 7 манипулятора устацов.тецо в Основ;и.:цц таким Образом что Ось его вращения расцола 1 ается предгочтитсз ьцо Около плоскости,проходящей через осц роликов 29 и 35,например ниже этой плоскости ца расстоянии 1/36 диамстра ро в .иков "9 и 35, причем ось вращения первого звена 7 располагается ца одинаковом расстоянии от осей вры:;ения рс;и:.ков 29 и 35, а диаметр ро.п:.ков выбран таким. что на цих наматывак.тся участки гибэлемец;Ов 28 или 33, 3 такойдлины, что расстояние между роликами29 и 35 соответственна и роликом 30сокращается в результате двгженияпервого звена 7, а напряжение в гибких элементах под-ержцвается постоянным. В результате движения первого звена 7 манипулятора с роликами 35 и 29 отматывается часть гибких элементов 33, 34 или 28 такой длины, что расстояние между ними и роликом 30увеличивается, причем напряжение в гибких элементах поддерживается постоянным. Это означает, что ролик 30 не вращается, а тяга 31 не получает продольного перемещения при перемещении первого звена относительно основания 1. Ролик 30 установлен на первом звене 7 манипулятора на расстоянии от оси вращения звена 7 и звена 8 равном или практически равном ра:: , с,1:.;1,Р. ) От К "тс 1. т с) :.;) -. диусу рслика 30 в точ;д нии, с Оединяюцей уО.В.",- с 1,ИМНОт:РДЦС ИЯ . 1;С;сВ 1Е 1 И 51 Е 1.Д / Ос 1011;1 тсЛ) КтметР 1;Овика .30 вс)Ретс.с .с;еке 5,б , -ССт ВРДЦЕЕЕ 5 Р,ЧД С,.".ЛДГДЕТСЯ О атнОПЕКИЮ 1: ) .ЕС:1)С.ЦЕс.двевел 7 и 8 мдпИулятор тдк впри 1;еремценки звенд 8 Откос те.ьсвек 7 часть длины гибки:. з. емз )28, " 3 и 3" 1 дмдтьвдетс 51 1; 1 е)еедтваетс:я соответствекнст ед 1 тспл 30,КОГ,сЕ РДССтОЯНИЕ МЕКДУ С)С Ю 5 РДЦ:: Я Ролика 30 и осью тдРлеРЕ се Я ь:.вслс.с.1 о 1)1"с 11 32 и 1 я. с 3. ме 5 е1 тч 3 )с -ЗсЕ)С 1тОсЕт)сИВс 1 С )ГРЕ 1пе)с:111 Оси)1 в )с.з" стсе.гс:хс.т, )СЯ т;РЕЧЕ;тРОДОЛ,.-С; т;ЕСЕ;Е,;. ЕМ.1 Ур с В 5 5ЕВ.т 15% ст Е В К с: 5.сте)лое.)с 1 ес) и з ззспе ь :,: з ту; - втор,ртье 1 зено 10 етд китсу я", О)с ссс с ЕОВС с О С В ОЗ.сО)СЕС) СТЬСО Ст) С С,"сете.есц звена 8 сОсауд ОВст -11Б-Б ,фИЕс 3 И Ч )1 ОСЗЕДС; В.1 1):ДЗЕ 11)го присоединения с к звену 8., распо-.ложенного за валом 36, установленнымс восможностью вра 5 ения в звене 85причем 1:середний конец вала выполненВ В И сЕ т С а т" ТИ а Р ЕЕЛ Р а с 5 С 51 С 11 Т сО 51 Д Ррезка 37 охватывается гайкой 38, прикрепленной к концу продольно переме-.цаемого управлсяошего с" тер);ня 2 А. Ьс).=)да упрдвляющии сер)сень 2 и следоВате 5 ьнО гайка 38 гродольсно леремс" -,С. с 5..с с.К т) 11,д дС,) ,с 1 авлекииссе 5 адк)ецсм с кс правлениемП.рЕМЕ:цЕКИИ т ИодВЛяс)ЕХ СТЕР,ЛЕй 22и 2.3, Б па-)у т 2 рдзмепее свобсздкье 1тс-:нет дтис)зч 3 который )естсо прик -реплен к звену 8 манипулятора,Таким образом. 5155)толжение осевой -гляни 4 й штефта 4 3 ксресекае". Осевую лслнию с 5 вала 36, Ы.е сервопилцщры манипулятора имеют ко-:струкпи)о поз 1304 гволяющую получить угловые перемещения звеньев манипулятора в прямой зависимости от хода поршней сервоцилиндров, Сервоцилиндры (фиг.5) имеют гильзу 46, шток 47, жестко присоеди ненный к поршню 48, который снабжен уплотнительными желобами 49 (желобами распределения давления). Другим своим концом шток 47 жестко прикреплен к направляющей 50, приспособлен ной скользить на опорах 51 с трением качения в фиксированных направляющих 52, К направляющей 50 прикреплен с помощью оси один конец тяги 53, другой конец которой прикреплен с помо щью оси к коленчатому рычагу 54,жестко присоединенному к установленному с возможностью вращения валу 55, смонтированному в основании 1 робота манипулятора, Измерительная система сервоцилиндра (не показана) присоединена с помощью стальной проволоки 56 к выступу 57 на направляющей 58,В результате того, что длина а коленчатого рычага 54 и длина О тяги25 53, а также расстояние с между осью вращения вала 55 и осевой линией штока 47 находятся в диапазоне (в значениях с) от 1,8 а до 1,33 с по отношению один к другому, расстояние 3 между осью соединения тяги 53 и направляющей 50, когда ось находится в удаленной позиции, и точкой пересечения осевой линии штока 47 и осевой линии, перпендикулярной к ней и прохо дящей через ось вращения вала 55, составляет 0,39 а, длина хода поршня сервоцилиндра составляет 1,бб о, достигается эффект, выражающийся в том, что линейное перемещение поршня сер воцилиндра преобразуется во вращательное движение вала 55 таким образом, что отношение между углом поворота вала 55 и соответствующим изменением в расположении поршня 48 сервоцилиндра практически постоянно во всем рабочем диапазоне сервоцилиндра. Вышеописанная практически линейная передача движения от сервс цилиндра квращающемуся валу 55 графически изображена на фиг.б, где кривая в системе координат показывает знлчение угла поворота 1 в функции От расстояния между направляющей 50 и нормальюк осевой линии вала 55, когда длинахода поршня е сервоцилиндра установлена равной 200 мм. Два практических размера параметров О и Е отмечены нл оси абсцисс,В соответствии с изобретением трение между штоком 47 и уплотнением 59поршневого стержня во всех гидравлических сервоцилиндрлх манипулятораседено к минимуму благодаря применению специального устройстнл, Б котором диаметр штока 47 сокращен по рлзмера, соответствующего меньшему пределу прочности на изгиб для штскл, свободно установленного Общеизвестспособом, Со стороны штока сервоцилиндр снабжен направляющей 58, в которой кроме уплотнения 59 установлен роликовый подшипник бО, через который проходит шток 47, Рс 1 ликовьй подшипник бО имеет такую длину, что часть штока 47, находящаяся внутри роликового подшипника 60, в любой момент действует так, клк если бь она была там фиксирована, Ь результате того, что шток 47 фиксирован обоими своими концами, удалось значительно сократить его диаметр по сравнению с диаметром штока, который в связи с возможностью изгиба был бы необходим если бы шток 47 был свободно установлен по обоим его концам, Таким образом, удалось, например, сократить диаметр штока с 20 до 8 и, Это означает, что длина окружности поршневого стержня уменьшена с б 2,8 до 25,1 мм. Поскольку трение между поршневым стержнем и уплотнением пропорционально давлению уплотнения на единицу площади, оно оказывается значительно сниженньм.Составитель Е.ЕрмолаевТехред В.Кадар Корректор М.Самборская Редактор Н.Киштулинец Заказ 1325/58 Т.ираж 95 Подпис ноеВЕИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва., Ж, Раушская наб., д, /5 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, уп, Проектная,