Манипулятор

(и) 488388 Союз Советских Социалистических Республик(31) Р 2226407.9 (33) ФРГОпубликовано 15.10.75. Бюллетень38Дата опубликования описания 27.01.76 Государственный комитет Совета Иинистрае СССР 53) УДК 62-231.26(088.8) по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретени Иностранец Ханс Рихте РГ) 1) Заявитель Иностранная фирма Келлер уид Кнаппих Аугсбург Цвайгнидерляссу Индустри-Верке Карлсруе Аугсбург АГ(54) МАНИПУЛЯТО Изобретение относится к автоматическим устройствам, механизирующим вспомогательные работы при сварке, монтаже, сверлении, погрузке и разгрузке, перевозке, эмалировании и т, п,Известен манипулятор, механическая рука которого с вращающимся держателем и запястьем выполнена из связанных локтевым суставом плеча и предплечья и шарнирно соединена с поворотным цоколем.С целью упрощения конструкции держатель предлагаемого манипулятора установлен на турели и его кинематическая цепь составлена из трех пар конических шестерен и двух редукторов, которые размещены один в другом и расположены в запястье, образованном концом поворотной трубки предплечья, и получают движение от электродвигателей через клиноременные передачи и конические шестерни, установленные в локтевом суставе. Само запястье получает движение от электродвигателя через клиноременную передачу, конические шестерни и редуктор. Связь редукторов, помещенных в запястье, с передачами, установленными в локтевом суставе, и с редуктором, осуществляющим привод запястья, выполнена в виде помещенных одна в другую трубок, расположенных в предплечье. На плече шарнирно установлен раскос, входящий другим своим концом в продольную направляющую предплечья, и приводимый в движение электродвигателем через ременную передачу и редуктор, Раскос шарнирно связан со штоком пневмоцилиндра, 5 шарнирно установленного на поворотном цоколе. Это повышает точность движений при вспомогательных работах за счет того, что усиленная раскосом свободно несущая длина предплечья укорачивается и обеспечивается 10 лучшая устойчивость, которая сохраняетсядаже при увеличении радиуса подъема, опускания (вплоть до уровня днища) и вылета, Этим достигается и снижение крутящего момента на ведущем валу поворотных суста вов, что позволяет подвергать руку высокимнагрузкам.Редукторы, используемые в манипуляторе,выполнены в виде установленного на валу эллиптического диска с насажденными на него шариковым ободом и гибкой зубчатой с внешней стороны стальной гильзой, зубья которой, лежащие в зоне большой оси эллипса, постоянно находятся в зацеплении с зубьями зубчатого с внутренней стороны жесткого стального кольца, имеющего такой же шаг зацепления, но большее число зубьев. Редукторы устанавливаются соосно вращаемым несущим валом рычагов, чем обеспечивается простая компактная конструкция. Между редуктором и электродвигателем предусматри.ваются зубчатые или клиновые ремни. Поворотные суставы устанавливаются на регулируемых проволочных шариковых подшипниках, в которых шарики двигаются в проволоках, расположенных по две в нишах обоих регулируемых относительно друг друга внешнего и внутреннего колец, что не только исключает любой люфт, но и позволяет производить дополнительное натяжение.На фиг. 1 показан предлагаемый манипулятор, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - манипулятор с двумя крайними положениями рычагов; на фиг. 4 - манипулятор, вид сверху; на фиг. 5 - держатель; на фиг, 6 - редуктор, разрез,На основании 1 манипулятора в подшипниках 2 установлен поворотный диск 3, несущий цоколь 4 и приводимый от расположенного на цоколе электромотора 5 через зубчатый или клиновой ремень 6 вал 7, проходящий по оси 1-1. На нижнем конце вала 7 укреплен эллиптический диск 8, на который насажен шаровой обод 9, а на нем - стальная гильза 10 - зубчатая эллипса, находящаяся в постоянном зацеплении с зубчатым с внутренней стороны жестким стальным кольцом 11, имеющим такой же шаг, но большее число зубьев. В то время, как зубчатое с внутренней стороны жесткое стальное кольцо 11 глухо посажено на основании, отвод редуктора от гибкой стальной гильзы 10 передается через удлинительную гильзу 12 на укрепленный на ее верхнем конце 13 поворотный диск 3. Неподвижно укрепленная ванна 14 содержит смазку для передачи.Цоколь 4 выступает над основанием 1 в виде двух крыльев, между которыми шарнирно прикрепляется пара рычагов 15, с возможностью поворота вокруг оси 11-11. Оба рычага имеют полое коробчатое поперечное сечение, жестко соединены в единое целое с помощью полого вала и образуют плечо, необходимый угол поворота которому сообщается от расположенного в поворотном цоколе 4 электромотора 16 посредством ремня с помощью такого редуктора, как описанный выше для поворотного диска 3, с неподвижным закреплением зубчатого с внутренней стороны жесткого стального кольца на одном из крыльев поворотного цоколя 4.Между рычагами 15 шарнирно установлен вращаемый вокруг горизонтальной оси раскос 17, имеющий также поперечное сечение полого коробчатого профиля. Необходимый угол поворота подвижно соединенному с ним ведущему полому валу сообщается от находящегося в поворотном цоколе 4 электродвигателя 18 с помощью двух ременных передач и редуктора подобного уже описанному, однако с той разницей, что зубчатая с внешней стороны гибкая стальная гильза опирается на гильзу, укрепленную на плече 15, в то время как зубчатое с внутренней стороны жесткое стальное кольцо передачи соединяется с полым валом раскоса 17. аконец раскоса 17, противоположный его ведущему валу, снабжен кулисным камнем 19, который, горизонтально качаясь на своих цапфах, скользит продольной направляющей б предплечья 20. Это предплечье своим концомшарнирно соединено с вращаемым вокруг оси 111-111 плечом рычага 15 и образует локтевой сустав. На оси 111-111 вводятся три ременных передачи от расположенных в пово ротном цоколе электромоторов 21, 22 и 23через промежуточные ременные шкивы на оси 1-11.Ременный шкив 24 жестко связан через вал25 с конической шестерней 26. Зацепленная с 15 ней коническая шестерня 27 через редукторуже описанного типа приводит во вращение поворотную трубку 28. Эта поворотная трубка проходит через всю длину внутри предплечья 20 и выступает на его свободном конце, где 20 соединяется с вращасмым вокруг осевой линии ЪЪ запястьем 29 и сообщает последнему необходимый угол поворота.Ременный шкив 30 через полый вал 31 жестко соединен с конической шестерней 32.25 Зацепленная с ней коническая шсстерпя 33сидит на полом валу 34, который находится внутри поворотной трубки соосно с нсй и на своем вставленном в запястье конце приводит в движение редуктор уже описанного типа. зо Зубчатое с внутренней стороны жесткое стальное кольцо этого редуктора связано с поворотной трубкой 28 запястья 29; его зубчатая с внешней стороны гибкая стальная гильза соединяется с отводной конической шестерней 35 35. С шестерней 35 зацепляется коническаяшестерня 36, установленная соосно оси Ч-Ч в промежуточном элементе 37, расположенном в запястье 29 с возможностью вращения вокруг оси Ч-Ч.Ременный шкив 38, с которым через вал39 жестко соединена коническая шестерня 40, зацепляющаяся с конической шестерней 41, сидящей на полом валу 42, находящемся внутри полого вала 34 сооспо с последним, своим вставленным в запястье 29 концом приводит в движение редуктор уже описанного типа. Зубчатое с внутренней стороны жесткое стальное кольцо этого редуктора опирается на выступ конической шестерни 35; его зубчатая с наружной стороны гибкая стальная гильза соосно вставляется в соответствующую гильзу редуктора запястья 29 и соединяется с отводящей конической шестерней 43. С шестерней 43 зацеплена коническая шестерня 44, вал 45 которой проходит соосно оси Ч-Ч в промежуточном элементе 37 и ведет коническую шестерню 46, зацепленную с конической шестерней 47 держателя 48, вращаемого на 360 вокруг оси И-И.Три оси элемента руки Ч-Ч, Ч-Ч иЧ-Л находятся, соответственно, под прямым углом друг к другу. Вращение вокруг осевой линии Чпридает обоим элементам 37 и 48 вращение, подобное вращению человеческого 5 запястья.488388 10 15 20 25 30 35 40 45 50 На фиг. 3 показан внешний, окаймляющий контур 49 охватываемой плоскости при движении плеча и предплечья вокруг осевых линий 111-111 и 11-11 в вертикальной воображаемой плоскости по оси 1-1. Вращение вокруг оси 1-1 теоретически можно распространить до 360.На раскосе 17 в точке 50, которая изменяет свое положение соответственно изменяемому вылету, шарнирно присоединен шток 51. Поршень 52 погружается в воздушный цилиндр 53, шарнирно соединенный в точке 54 с поворотным цоколем 4. Это приспособление обеспечивает равновесие прибора при всех положениях вылета,На фиг, 5 показаны средства, делающие возможным поворот держателя 48 на 360.Это обеспечивает опора-турель данного элемента с помощью проволочных шарикоподшипников. Их шарики 55 двигаются по проволочным кольцам 56, которые расположены в нишах своих несущих колец 57 и с помощью винта 58 могут быть прижаты друг к другу. Это прижатие позволяет выполнить безлюфтовую установку даже с предварительным натяжением и последующую регулировку, если это окажется необходимым в процессе эксплуатации.Требующаяся для эксплуатации манипулятора программа запоминается центральным управляющим блоком, отдающим электродвигателям управляемым от руки приказы, необходимые для производства вспомогательной работы. Предусмотренные на отводящих частях редуктора датчики (угол - код) вырабатывают соответствующие вспомогательной работе сигналы, которые запоминаются центральным управляющим блоком, и в своей совокупности составляют программу. При механизированной вспомогательной работе накопленные сигналы сравниваются затем с сигналами, исходящими от датчиков (фактическая величина - заданная величина в сравнен), и выдаются для выработки управляющих приказов электродвигателям. Программа может быть в любое время полностью илн частично погашена или замецена. Предмет изобретения 1. Манипулятор, механическая рука которого с вращаютцттмся держателем и запястьем выполнена из связанных локтевым суставом плеча и предплечья и шарнирно соединена с поворотным цоколем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, держатель установлен на турели и его кицематическая цепь составлена нз трех пар конических шестерен ц двух редукторов, размещенных один в другом и расположенцых в запястье, образованном концом поворотной трубки предплечья, и получают, движение от электродвигателей через клиноременные передачи и конические шестерни, установленные в локтевом суставе, само запястье также получает движение от электродвигателя через клиноременцую передачу, конические шестерни и редуктор, причем связь редукторов, помещенных в запястье, с упомянутыми передачамп, установленными в локтевом суставе, и с редуктором, осуществляющим привод запястья, выполнена в виде помещенных одтта в дрчгуто трубок и расположенных в предплечье. 2. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что на плече шарнирно установлен входящий другим своим концом в продольнчю направляющую предплечья раскос, приводимый от электродвигателя через ременную передачч и редчктор,3. Манипулятор по п.п. 1 и 2, отл и ч а юший ся тем, что раскос шарнирно связан со штоком пневмоццлцндра, шарнирно установленного на поворотном цоколе. 4. Манипулятор по п.п. 1 н 2, отличающий с я тем, что редуктор выполнен в виде установленного на валу элептического диска с насаженными на него шариковым ободом и гибкой зубчатой с внешней стороны стальной гильзой, зубья которотт,йежаштте в зоне большой оси эллипса, постоянно находятся в зацеплении с зубьями зубчатого с внутренней стороны жесткого стального кольца, имеющего такой же шаг зацепления, но большее число зубьев.5. Манипулятор по п.п. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что электродвигатели расположены в поворотном цоколе цли на цем. 6. Манипулятор по п.п. 1 и 2, отл ич ающ и й с я тем, что поворотные суставы установлены на регулируемых проволочных шарикоподшипниках.488388 Составитель В. Илларионова Техред Т. Миронова Редактор Г. Мозжечкова Корректор Л. Денискина Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 3386 Л 9 Изд.1893 Тираж 966 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, К, Раушская наб., д. 4/5