Устройство линейного перемещения манипулятора

 

Изобретение относится к подъемнотранспортному машиностроению и может быть использовано в различных системах манипуляционных роботов и роботизированных технологических комплексах. Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет исключения перескоков зубьев звездочек относительно цепи при одновременном расширении технологических возможностей за счет увеличения перемещения каретки. При вращении вала привода происходит поворот сателлита 11 относительно центрального зубчатого колеса 10. При этом ветви цепей 24, 25 через тяговые звездочки вызывают увеличенное перемещение каретки 1 вдоль направляющей 5. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 в (21) 4475230/08 (22) 09.08.88 (46) 30.04.91. Бюл. 1Ф 16 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) Е.А. Степанов и M.À, Титов (53) 621.229.072 (088,8) (56) Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. М.: Машиностроение, 1977, с.

253, рис. 229. . (54) УСТРОЙСТВО ЛИНЕЙНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к подьемнотранспортному машиностроению и может

„„. Ы„„1645134 А1 (я)5 В 25 J 9/00 //В 25 J 11/00 быть использовано в различных системах манипуляционных роботов и роботизированных технологических комплексах. Целью изобретения является повышение надежности в работе за счет исключения перескоков зубьев звездочек относительно цепи при одновременном расширении технологических возможностей за счет увеличения перемещения каретки. При вращении вала привода происходит поворот сателлита 11 относител ь но централ ьного зубчатого колеса 10. При этом ветви цепей 24, 25 через тяговые звездочки вызывают увеличенное перемещение каретки 1 вдоль направляющей 5. 4 ил.

1645134

25 зубчатое колесо 10, находящийся с ним в зацеплении сателлит 11 с эксцентрично закрепленным на нем посредством опоры 12 30

На фиг.3 принято е = r для получения максимального линейного перемещения тя- 50 ложного торца сателлита 11 посредством 55 опоры-18. С цапфой 17 жестко скреплена вторая Г-образная щека 19, консольная

Изобретение относится к манипуляторам, в частности к подъемно-транспортной технике манипуляционных систем роботов и роботизированных технологических комплексов, Цель изобретения — повышение надежности работы за счет исключения перекосов зубьев звездочек относительно цепи при одновременном расширении технологических воэможностей за счет увеличения величины перемещения каретки.

На фиг,1 дана принципиальная схема модуля; на фиг.2 — модуль, вид сверху; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.4— построение планов скоростей планетарного механизма привода.

Привод включает каретку 1, привод 2 перемещения каретки 1 с исполнительным звеном 3, кинематически связанные между собой цепным механизмом удвоителя хода

4 каретки с возможностью перемещения ее по направляющим .

Привод2 перемещения каретки 1 состоит иэ электродвигателя 6 со встроенным тормозом (не показан), редуктор 7 с ведущим валом 8, преобразующего планетарного механизма 9, включающего центральное исполнительным звеном — цапфой 3, водило

13, установленное на ведущем валу 8, и устройство для шарнирной связи водила 13 с сателлитом 11, выполненное в виде Г-образной щеки 14; жестко скрепленной с цапфой

3 и несущей консольную цапфу 15, шарнирно связанную с водилом 13. Длины опоры 12 и щеки 14 равны между собой е =112" lpga, (1) причем е r, (2) где! 12,! 14- соответственно длины опоры 12 и щеки 14;

r- радиус начальной окружности сателлита 11, равный 0 5 радиуса R — начальной окружности зубчатого эпицикла 10 (условие существования преобразующего механизма Кардана). говой звездочки 16 цепного усилителя хода

4, размещенной на цапфе 3. Вторая тяговая звездочка 16 размещена на дополнительнгой цапфе 17, закрепленной с противопо цапфа 20 которой снабжена опорным фальшь-водилом 21 с валом 22 и его опарой

23, 5

Таким образом, цапфы 3 и 17 соосны между собой, причем соблюдается равенство е = l18 = 119, (3) где lqs, ling — соответственно длины опоры 18 и щеки 19.

На фиг,3 видно. что оси вращения цапф

3, 17 и сателлита 11 совпадают между собой, а расстояние между цапфами 3, 17 и 15 и 20 равно радиусу г начальной окружности сателлита 11.

Зубчатый эпицикл 10 имеет форму сегмента с параметром h>2 (см.фиг.3) для обеспечения поворота водила 13 на угол 180О.

Поскольку Г-образные щеки 14 и 19 образуют с сателлитами 11 единое целое, то оси вращения цапф 3, 17 пересекают в приведенном примере исполнения линейного модуля начальную окружность сателлита, и проекции этих солей находятся на упомянутой начальной окружности, Цепной удвоитель хода каретки выполнен в аиде двух параллельных отрезков цепи 24 и 25, огибающих стационарные отклоняющие звездочки 26, 27 и две подвижные тяговые звездочки 16.

Отрезок цепи 24 одним концом 28 крепится к основанию 29 привода, а другим концом 30 — к каретке 1, Соответственно отрезок цепи 25 одним концом 31 также крепится к основанию 29, а другим концом

32 — к каретке 1, Ограничение перемещения тележки(каретки) 1 осуществляется с помощью путевых датчиков 33 и 34, отключающих электродвигатель 6, Остановка тележки (каретки) производится при наезде на буферные упоры

35и36;

Устройство манипулятора работает следующим образом.

В исходном положении каретка 1 находится в крайней правой позиции. Водило 13 и фальшь-водило 21 находится при этом в горизонтальном положении с центром вращения тяговых звездочек 16 в точке А (фиг,4). Фиксация водила 13 в заданном положении при отключенном электродвигателе 6 осуществляется посредством встроенного в электродвигатель тормоза. При включении электродвигателя 6 (и соответствующем выключении тормоза) и передачи вращения через выходной вал редуктора 7 приводится во вращение против часовой стрелки водила 13 с угловой частотой .аь . Водило 13 благодаря шарнирному соединению с цапфой 15 Г-образной щеки 14, жестко скрепленной с сателлитом

11, заставляет последний обкатываться по зубчатому эпициклу 10 с вращением по ча1645134

10

30 в,/вы = 2 к/к или

50

Val = вс r slnp или

55 совой стрелке с угловой частотой в . Другая Г-образная опора 18, вращаясь вместе с сателлитом 11, посредством цапфы 20 заставляет фальш-водило 21 вращаться синхроННо с водилом 13.

Вращение водила с частотой в является переносным, а вращение сателлита 11 вокруг цапф 3, 17 с частотой в, — относительным для любой точки этого сателлита.

Учитывая, что 3а 0,5 оборота водила 13 (угол поворота к .) сателлит 11 обкатывается.по дуге начальной окружности зубчатого эпицикла 10 радиусом R, в два раза превышающим радиус, r сателлита 11, имеем расчетное соотношение

2(2 в)= Р

1 или — (2л2r) = p,. r, 1 те. р, =2к, (4) где pe — угол поворота сателлита, соответствующий повороту водила на угол л (1 80 ).

Следовательно, отношение угловых частот будет вс = 2вв ° (5)

При вращении водила 13 с частотой в,точки сателлита 11 перемещаются. по и рямым, совпадающим с диаметрами неподвижного зубчатого эпицикла 10.

Следовательно, ось цапф 3 и 17 тяговых звездочек 16 перемещается bio прямой 04, проходя промежуточные положения 1,2 и 3 (фиг.4), Из планов скоростей видно, что абсолютная скорость линейного перемещения ocul 3 (17) находится из выражения

Vai = Va+ Vo (6) где Ve u Vo — соответственно переносная и относительная скорости цапф 2 и 17, Поскольку проекция скорости Ve на направление перемещения всегда равна нулю (см.фиг.4), то

Val = Vo (7)

ИЛИ

Vaf = VoSIA (8) где p — текущее значения угла поворота водила 13.

Таким образом,,Чз(= 2 вв r sinp, Val= в, R s10p (9)

Из выражения (9) видно, что линейная скОрость перемещения оси тяговых звездочек изменяется по синусоидальному закону.

При повороте водила 13 на угол р =л (180 ) ось 3 (17) тяговых звездочек переходит из точки 0 в точку 4 (фиг.4), проходя путь

Яв = 2R, (10)

Благодаря цепному удвоителю хода 4 каретки 1 проходит путь

S» = 28н, S» = 4R, (11)

В конце хода каретки срабатывает путевой датчик 34, включающий электродвигатель 6, с фиксацией каретки буферным упором 36. Практически безударная остановка каретки 1 осуществляется благодаря синусоидальному характеру ее движения, Для возврата каретки 1 в исходное положение электродвигатель 6 включается с вращением вала 8 по часовой стрелке. Все дальнейшее осуществляется в обратной последовательности. Остановка каретки 1 в другом крайнем положении осуществляется при срабатывании путевого датчика 33 буферным упором 35.

)аким образом, предложенный линейный привод манипулятора позволяет обеспечить линейное перемещение каретки с плавным разгоном и остановкой при использовании обычного электромеханического привода с дешевйм асинхронным короткозамкнуты м электродвигателем.

Причем конструкция передаточного (преобразующего) механизма не имеет сложных в конструктивном исполнении узлов, включающих поступательно движущиеся пары.

Принципиальная схема подвески тяговых звездочек позволила .осуществить безконсольное их расположение на опорных цапфах с беспрепятственным линейным перемещением звездочек и пересечением ими оси ведущего вала преобразующего планетарного механизма.

Формула изобретения

Устройство линейного перемещения манипулятора, содержащее каретку, кинематически связанную посредством цепного механизма удвоителя хода, имеющего основную ветвь цепи с привоДом ее перемещения, причем этот механизм установлен на основании и выполнен в виде планетарного зубчатого механизма, центральное зубчатое колесо которого жестко связано с основанием и образует зацепление с сателлитом, установленным эксцентрично относительно центрального зубчатого колеса на основной цапфе, при этом основное водило планетарного зубчатого механизма связано с сателлитом посредством механизма шарнирной связи, а основная ветвь цепи механизма удвоителя хода установлена на неподвижной отклоняющей и на подвижной тяговой звездочках, о т л и ч а ю щ е е с я

1645134 тем, что, с целью повышения надежности работы за счет исключения перекосов зубьев звездочек относительно цепи при одновременном расширении технологических возможностей за счет увеличения величины 5 перемещения каретки, оно снабжено дополнительным водилом, второй тяговой звездочкой, дополнительной цапфой и второй дополнительной ветвью цепи механизма удвоителя хода, которые выполнены аналогич- 10 но соответственно основному водилу, первой тяговой звездочке, основной цапфе и основной ветви цепи механизма и размещены симметрично относительно плоскости, проходящей через середину центрального колеса планетарной передачи перпендикулярно его продольной оси, при этом механизм шарнирной связи основного и дополнительного водил выполнен в виде двух аналогичных, симметричных относительно плоскости Г-образных щек, один конец которых шарнирно связан с соответствующей цапфой, а другой — соответствующей тяговой звездочкой.

1645134 е, Составитель А.Уваров

Техред М.Моргентал Корректор O.Êóíäðèê

Редактор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1315 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5