Гибкое плечо

РЕТЕН САНИ К ПАТЕН 0.11.81 6 инофирма тельство СС 02, опублик опьны- ством звен ементы плеча,элементами риводамиперемещенияо т л иАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) фунабаси Хироаки иАкира (Япония)(7,1) Хироаки фунабаси иТокико Лтд,(Япония)(54)(57) ГИБКОЕ ПЛЕЧО,прикрепленные к несущемвый, второй и третий элкинематически связанныйсвязи между собой и с пвращения и продольноговторого элемента плеча ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения гибкости плеча, элементысвязи выполнены.в виде пар тяг, причем каждая тяга одним концом шарнирно соединена с одним концом предыдущего элемента плеча, а другим шарнирно соединена с последующим элементом плеча, при этом первьй, второй и третий элементы плеча выполнены каждый в виде пары планок, ши"рокие стороны которых обращеныдруг к другу и связаны с,устанбвленными между ними тремя. продми тягами, соединенными посредуниверсальнык шарниров, причем первая продольная тяга установлена свозможностью вращения посредствомнесущего звена, а третья тяга, соединенная через вторую продольнуютягу с первой продольной тягой, установлена с возможностью вращениятретьим элементом плеча.11680 Изобретение относится к гибкомуплечу, которое должно быть использовано в промышпенном роботе илиманипуляторе с программным управлением. 5Известно гибкое плечо, содержащее прикрепленные к несущему звену.первый, второй и третий элементыплеча, кинематически связанные элементами связи между собой и с приводами вращения и продольного перемещения второго элемента плеча 11,Однако данное плечо характеризуется недостаточной гибкостью,Цель изобретения - повышение 15гибкости плеча. При использовании предлагаемого гибкого плеча обеспечивается возможность создать робот, который обладает таким широким диапазоном применений, что с его помощью можно обрабатывать заготовки, имеющие сложные формы, без затруднений. При этом гибкое плечо обладает достаточной жесткостью при простой конструкции, но без использования очень жестких элементов, которые могут точно устанавливать конец плеча без всякого изгиба,ЗО Поставленная цель достигается тем, в гибком плече, содержащем прикрепленные к несущему звену первый, второй и третий элементы плеча, кинематически связанные элементами 35 связи между собой и с приводами вращения и продольного перемещения второго элемента плеча, элементы связи выполнены в виде пар тяг, причем каждая тяга одним концом шарнирно 40 соединена с одним концом предыдущего элемента плеча, а другим шарнирно соединена с последующим элементом плеча, при этом первый, второй и третий элементы плеча выполнены каж дый в виде пары планок, широкие стороны которых обращены друг к другу и связаны с установленными между ними тремя продольными тягами, соединенными посредством универсаль- Ю ных шарниров, причем первая продольная тяга установлена с возможностью вращенияфпосредством несущего звена, а третья тяга, соединенная через вторую продольную тягу с первой про дольной тягой, установлена с возможностью вращения третью элементом плеча. 89 2На фиг, 1 изображен манипулятор, имеющий гибкое плечо, вид сбоку, на фиг. 2 - узел 1 на фиг, 1 (гибкое плечо), на фиг. 3 - гибкое плечо, вид снизу, на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3, на фиг. 5 - одна Фаза работы гибкого плеча; на фиг. 6 вторая фаза работы гибкого плеча.Манипулятор 1 содержит платформу 2, опорную стойку 3, плечо 4, Стойка 3 установлена на поворотном столе 5, расположенном над платформой 2 так, что она вращается вокруг центральной оси 6 в направлении стрелки Б, когда поворотный стол поворачивается.В платформе 2 установлен гидро- привод для обеспечения поворота стола 5 в направлении Б. Стойка 3, соединенная с кронштейном поворотного стола 5 посредством вала 7, выполнена так, чтобы отклоняться или поворачиваться в направлении стрел - ки В в вертикальной плоскости под действием гидроцилиндра 8, который размещен между стойкой. 3 и поворотным столом и является приводом. Плечо 4 так соединено со стойкой 3 через вал 9, что оно может свободно отклоняться или поворачиваться в направлении стрелки Г в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра 10, который установлен между плечом 4 и стойкой 3 и является гидравлическим приводом. К переднему концу плеча 4 прикреплено гибкое плечо 11, закрытое растягивающимся и гибким кожухом 12. К плечу 11 прикреплена рукоятка 13, которую захватывает оператор, чтобы обучить манипулятор с програмным управлением. Распылитель 14 установлен посредством опорного элемента 15 на штоке 16, который выступает из плеча 11. Плечо 11 снабжено цилиндрическим основным элементом 17 (несущим звеном), который установлен на плече 4 с возможностью вращения в направлении стрелки Д вокруг центральной оси 18 и к которому прикреплена пара первых элементов 19 плеча, обращенных широкой плоскость друг к другу, Первые спаренные элементы 19 в виде планок соединены перемычкой в виде планки 20. Приводной шток 21, проходящий через несущий элемент 17 с возможностью перемещения в направлении, параллельномзнаправлению центральной оси 18,присоединен посредством вала 22 уего переднего конца к паре тяг 23(элемент связи). Вал 22 имеетцентральный участок 24, выполненныйв виде шара, к которому шток 21присоединен у его кольцевого конца25 так, чтобы он мог поворачиватьсяв любом требуемом направлении относительно вала 22. Так выполнено шаровое соединение центрального участка 24 вала 22 и кольцевого конца25 штока 21, К обоим концамвала 26, который проходит с возможностью вращения через тяги 23, при-.соединена с возможностью вращенияпара вторых элементов 27 в видепланок. Последняя присоединена свозможностью вращения к первым элементам 19 плеча посредством валов 2 О28. Пара третьих элементов 29 плеча,обращенных широкими сторонами другк другу, присоединена с возможностьювращения к вторым элементам 27 плеча посредством валов 30 и дополни- дтельно соединена с возможностью вращения с одними концами пары тяг 31(элементов связи), соединенных черезвалы 32, Другие концы спаренных тяг31 соединены с возможностью вращенияс другими концами первых элементов19 плеча через вал 33. Спаренныетретьи элементы 29 соединены планками 34, Другие концы вторых элементов 27 плеча присоединены с возможностью вращения через валы 35 к одним концам тяг 36, другие концы которых соединены с возможностью вращения через валы 37 с одними концамипары четвертых элементов 38 плеча, 40выполненных в виде планок. Спаренные четвертые широкие элементы 38плеча соединены с возможностью вращения с третьими элементами 29 плечапосредством валов 39. Пара пятых эле 5ментов 40 плеча, которые выполненыширокими аналогично упомянутым элементам плеча и обращены друг к другу, соединена через валы 41 с одними концами тяг 42 (элементов связи), 0другие концы которых соединены черезвалы 43 с другими концами третьихэлементов 29 плеча. Планочные спаренные пятые элементы 40 плеча связываются посредством пары планочных Иэлементов 44. Пятые элементы 40 плеча соединены с возможностью вращенияу их центральных участков с другими4 089 4концами четвертых элементов 38 плечачерез валы,Механизм 45 вращения распылителя,который проходит по существу по центральной оси 18 плеча 11, содержитпродольную тягу 46, которая соединена с приводом 47, продольные тяги48, 49, 50 и 51. Продольная тяга 46,расположенная между спаренными эле-ментами 19 плеча, так опирается по -средством элемента 17, что можетвращаться в подшипнике 52 в направлении Д по центральной оси 18. Продольная тяга 46 и продольная тяга48, установленные между спареннымиэлементами 27 плеча, продольная тяга 48 и продольная тяга 49; вставленные между спаренными элементами29 плеча, продольная тяга 49 и продольная тяга 50, вставленные междуспаренными элементами 38, продольная тяга 50 и продольная тяга 51,вставленные между спаренными элементами 40 плеча, соединены универсальными шарнирами 53, 54, 55 и 56 соответственно, так что когда плечо 11изгибается, механизм 45 поворотараспылителя соответственно изгибаегся.Продольная тяга 49 установлена с возможностью вращения посредством подшипника 57 на опорном элементе 58,который прикреплен к планкам 34.Аналогично продольная тяга 51 установлена с возможностью вращения посредством подшипника 59 на опорномэлементе 60, который закреплен напланках 44. Шток 16 прикреплен кпродольной тяге 51 так, что он вращается в направлении Д,когда механизм вращения распылителя вращаетсяв направлении Д,К штоку 21 присоединен гидропривод 61, посредством которого шток 21 перемещается вперед и назад в направлении стрелки Ж или И, т.е. в направлении центральной оси 18. Гидропривод 62 так соединен с элементом 17, что он может поворачивать последний,в направлении стрелки Д. Таким образом, вращение элемента 17 и тяги 46 может осуществляться независимо друг от друга.Манипулятор 1, имеющий гибкое плечо, работает следующим образом.Стойка 3 поворачивается вокруг центральной оси 6 с помощью гидро- привода, установленного в платформе 2, и отклоняется в вертикальнойплоскости вокруг вала 7 с помощью гидропривода 8, а плечо отклоняется в вертикальной плоскости вокруг вала 9 с помощью гидроцилиндра 10.Когда элемент 17 поворачивается 5 вокруг центральной оси 18 посредством гидропривода 62, плечо 11 аналогично поворачивается относительно центральной оси 18 и, когда тяга 46 поворачивается вокруг централь О ной оси 18 посредством привода 47, шток 16 поворачивается, в результате чего распылитель 14 поворачивается. Когда шток 21 перемещается в направлении И, например,. под действием . 15 гидропривода 61, вторые элементы 27 плеча поворачиваются в направлении стрелки Е вокруг валов 28, Когда элементы плеча поворачиваются в направлении стрелки Е, тяги 31 пово- Ю рачиваются в направлении Е вокруг валов 30. Когда третьи элементы 29 пово- - рачиваются в направлении Е, тяги 36 поворачиваются в направлении Е вокруг валов 35 и четвертые элементы также 25 поворачиваются в направлении Е вокруг валов 49. Когда четвертые элементы 38 плеча поворачиваются в направлении Е, тяги 42 поворачивают. ся в направлении Е вокруг валов 43 и пятые элементы 40 плеча также поворачиваются в направлении Е вокруг валов 63. В результате плечо 11 изогнется так, как показано на фиг, 5.Когда плечо 11 изогнется таким образом, механизм 45 поворота распылителя также изогнется в соответствии с изгибом плеча 11, Даже в этом состоянии шток 16 может вращаться при вращении тяги 46 с помощью усилия привода 47. Кроме того, плечо 11 само по себе также может поворачиваться с помощью привода 62. Наоборот, если шток 21 переместится в направлении Ж под действием гидропривода 61, плечо 11 изогнется в направлении противоположном тому, что приведено на фиг, 5, т,е. так, как показано на фиг, 6, Даже при изгибании, показанном на фиг, 6, шток 16 и плечо 11 сами по себе могут вращаться независимо друг от друга.Предлагаемое изобретение может быть использовано не только для манипулятора при покраске и манипуляторов для сварки, управляемых ЭВМ, но также, например, для манипуляторов для захвата заготовок.1168089 Заказ 4449/5 Тираж 1050 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подписнокомитета СССР ткрыти ушская наб.,филиал ППП "Патент", г. Ужгоро Проектная,Составитель А.Алексеев дактор М.Петрова Техред А.Кикемезей Корректор М.Самборск