Модуль руки промышленного робота

 

Использованиемашиностроение, в частности робототехника Уравновешивание ру.и при работе осуществляется двумя шарнирными м/фтами, соединяющими части гибких лент, образующих две приводные и две уравновешивающие незамкнутые гибкие связи, причем на Каждой полумуфте диаметрально противоположно закреплены концы одной пары приводных и уравновешивающих лент, противоположные концы одной пары лент каждой полумуфты закреплены на шарнире качания кисти, а другой пэры лент - на шкивах приводов качания предплечья и кисти 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАДИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 В 25 Л 9/08, 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4899524/08 (22) 03.01.91 (46) 30,08,92, Бюл №32 (71) Томский филиал Научно-исследовательского института технологии машиностроения (72) Э.Н,Панкратов (56) Патент США

¹ 4637773, кл. В 25 S 9/ОО, опублик. 1987. (54) МОДУЛЬ РУКИ ПРОМЫШЛЕННОГО

РОБОТА (57) Использование; машиностроение, в частности робототехника, Уравновешивание

Изобретение относится к машинострое.нию, а именно к промышленным роботам, применяемым для автоматизации технологических процессов, в частности для обработки облоя, опиловки заусенцев, полировки и т.д.

Известны технические решения, в которых с целью обеспечения высоких динамических характеристик и точностных параметров манипулятор содержит основание с размещенными нэ нем приводами и многозвенную механическую руку, звенья которой последовательно связаны с приводами зубчатыми передачами и блоками дифференциалов, реализующими кинематическую развязку движений исполнительных звеньев и натяжную кинематическую цепь для выборки зазоров.

Недостатком этих решений является йх высокая конструктивная сложность, nostoму такие манипуляторы промышленного применения практически не получили. При

„„SU„„1757869 А1 руки при работе осуществляется двумя шарнирными муфтами, соединяющими части гибких лент, образующих две приводные и две уравновешивающие незамкнутые гибкие связи, причем на Каждой полумуфте диаметрально противоположно закреплены концы одной пары приводных и уравновешивающих лент, противоположные концы одной пары лент каждой полумуфты закреплены на шарнире качания кисти,,а другой пары лент — нэ шкивах приводов качания предплечья и кисти, 4 ил. этом выборка зазоров обеспечивается только в начальный период эксплуатации, поскольку износ зубчатых передач основной и натяжной кинематическйх цепей приводит к появлению зазоров в исполнительных механизмах манипулятора.

Наиболее близким к предлагаемому (Л . техническому. решению является йромыш- ленный робот с шарнирно сочлененной ру-: р кой, принятый за прототип.

Робот содержит установленный на ос-,, новэнии подвиЖный корпус, с которым шарнирно сочленено первое плечо руки, а конце которого на шарнире установлено предплечье руки, На переднем конце пред- а плечья расположена кисть руки, э на другом .. — приводы. Выходные валы приводов и входные валы кисти соединены гибкими связями, например цепямй, снабженными компенсаторами удлийения цепей, Недостатком такой конструкции следует считать то, что обеспечивается только ча1757869 стичное улучшение динамических характеристик эа счет уравновешивания предплечья руки робота путем рамещения приводов и исполнительных механизмов кисти, кинематически связанных гибкими связями, на противоположных концах предплечья. При этом данная конструкция руки не обеспечивает ротацию кисти, причем механизм ротации целесообразно бы размещать перед механизмом качания кисти, поскольку такоЁ сочетание исполнительных механизмов руки обеспечивает широкие техйблогические возможности робота, например обработку конических, сферических или наклонных поверхностей при операциях по опиловке заусенцев. Попытка снабдйть данную руку механизмом ротации кисти неосуществима, поскольку для этого необходимо прерывать имеющиеся гибкие связи либо разместить привод качания непосредственно на корпусе кисти, что резко ухудшит динамические характеристики руки, Любые другие решения приводят либо к зависимым кинематическим цепям, значительно усложняющим управление роботом, либо к усложнениям конструкции, о которых сказано выше.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик с одновременным расширением технологических воэможностей робота.

Это достигается тем, что предплечье руки снабжено двумя шарнирными муфтами, полумуфты которых имеют возможность вращения одна относительно другой, а гибкие связи выполены в виде состоящих иэ двух частей четырех гибких звеньев, образующих две приводные и две-уравновешивающие незамкнутые ленты, соединенные с шарнирными муфтами, причем на первой полумуфте каждой муфты диаметрально противоположно закреплены концы одной приводной и одной уравновешивающей частей лент, противоположные концы которых закреплены на валу качания, а ко второй полумуфте аналогично присоединены другие части лент, противоположные концы которых закреплены попарно на приводном и уравновешивающем шкивах, Снабжение предплечья руки двумя шарнирными муфтами, соединяющими незамкнутые,.состоящие из двух частей две приводные и две уравновешивающие металлические ленты, позволяет передавать крутящий мОмент от двигателя на вал качания кисти через механизм ротации при обеспечении независимости кинематических цепей. Этим достигается возможность переноса двигателя с корпуса кисти на предплечье, что повышает динамические характеристики робота.-При этом обеспечивается расширение технологических воэможностей робота за счет снабжения руки дополнительной степенью подвижности—

5 ротацией кисти, которая позволяет эффективно использовать робот при обработке наклонных, винтовых, конических,сферических и других поверхностей, достигается высокая точность испогlнительных

10 механизмов руки, поскольку обеспечивается беэзазорная передача вращения от двигателей на механизмы ротации и качания, На фиг,1 изображено предплечье модуля руки робота, разрез; на фиг,2 — узел креп15 ления лент с полумуфтой шарнирной муфты; на фиг.3 — узел направляющих роликов; на фиг.4 — соединение электродвигателей с приводными валами ротации и шпинделя, Модуль руки робота содержит (фиг,1)

20 корпус.1 предплечья, установленный на подшипниках 2, корпус 3 кисти, в котором размещен поворачивающийся на подшипниках 4 полый вал 5 качания. На валу 5 выполнены шкивы 6, 7, 8, 9, Шкивы. 6, 7

25 связаны гибкими связями, например, металлическими лентами, с приводными шкивами

10,11, выполненными на ступнице 12,установ- ленной на выходном валу редуктора 13 О электродвигателем 14, Шкивы 8. 9 связаны

30 со шкивами 15, 16 уравновешивающего шкива 17, установленного нг валу предплечья 18, жестко связанном с корпусом 1.

Каждое из четырех гибких звеньев выполнено HpÇýìêí òûì и сОстОит иэ двух частей, 35 Гибкие звенья, образованные лентами 19, 20 и 21, 22, являются приводными, а звенья, состоящие из лент 23, 24 «25, 26, образуют уравновешивающую кинематическую цепь.

Внутренние концы лент 19, 25 и 20, 26

40 соединены соответственно с полумуфтами

27, 28 шарнирной муфты, вращающимися одна относительно другой на подшипнике

29. Причем концы лент закреплены на полумуфтах диаметрально противоположно

45 (фиг,2), что позволяет уравновешивать шарнирную муфту в любом положении при вращении Kopll jc3 3 кисти Относительно продольной оси руки, Аналогичным образом соединены ленты 21, 23 и 22, 24 с полумуф50 тами 30, 31, Обеспечивается поворот вала 5 в противоположном направлении, Позицией 32 обозначен подшипник.

В пределах величины осевого перемещения шарнирных муфт, Определяемого уг55 лом поворота вала 5, ленты сориентированы направляющими роликами 33, 34 и 35, 36, вращающимися на кронштейнах 37,-38, в плоскости, проходящей через ось ротации кисти (фиг,3). На торце корпуса 1 предплечья установлен редуктор 39 с электро1757869 двигателем 40, приводягций во вращение Предлагаемое техническое решенue вал 41, жестко закрепленный на корпусе 3 и"леет существенные отличия от про отипа, кисти (фиг,4j. На валу 41 на подшипнике 42 - заключающиеся в том, что предплечье руки и в корпусе 1 на г,одшипнике 43 установлен снабжено двумя шарнирными муфтами, пополый вал 44, на одном конце которого ус- .5 лумуфты которых имеют возможность вратановлено - убчатое колесо 45, зацепляюще- ще н v я од н а .о т н ос и тел ь и о д ру го й, еся с зубчатым колесом 4о, закрепленным соединяющими незамкнутые, состоящие из на валу электродвигателя 47. Другой конец двух частей две приводные и две урал»овевала соединен с конической шестерней 48, шивающие ленты, причем на первой полувходящейвзацеплениесвал-шестерней49; 10 муфт каждой муфты диаметрально несущей зубчатое колесо 50. Внутри полого противоположно закреплены концы одной вала 5 размещены вэл-шестерня 51 с зубча- приводной и одной уравновешивающей чэтым колесом 52 и шпиндель 53 с коническим стай лент, противоположные концы которых колесом54, Вал предплечья 18,установлен- закреплены на валу качания, а нэ PTGpoA ный на подшипниках 55 в основании 56 ру- 15 гзлумуфте аналогично йрисоединены друки, соединен редуктором 57: с гие части лент, противоположньге концы коэлектродвигателем 58, - . торых попарно закреплейы на приводном и

Модуль руки промышленного робота уравновешивающем шкивах, при этом ленты работает. следующим образом. - сориентированы направляющими роликами.

Вращением электродвигателя 58 с ре- 20 Описанная совокупностьсущественных дуктором 57 обеспечивается поворот вала отличий позволяет иметь следующие препредплечья 18 с корпусом 1 относительно, имущества предлагаемого решения; улучоснования 56 (фиг.1), Ротация кисти пред- шить динамические характеристики робота плечья осуществляется передачей враще- за счет обеспечения возможности переноса ния or электродвигателя 40 через редуктор 25 двигателя с корпуса кйсти на предплечье

39, вал 41 на корпус 3, который, поворачива- при сохранении независимости кинематиясь на подшипниках 2, изменяет положение ческих цепей ротации и качания; схвата или инструментального шпинделя (не . расширить технологические возможности показаны), устанавливаемых на выходной ко- робота за счет сообщения руке дополнительнец вала 5 качания и получающих приводное 30 ной степени подвижности, т.е. ротации кисти; движение от шпинделя 53. обесп чить высокую точность исполниДвижение "ка ания" схвата или инстру- тельных механизмов руки путем беззазорментального шпинделя осуществляется по- ной передачи вращения металлическими воротом на подшипниках 4 вала 5 качания, лентами; получающего вращение от злектродвигате- 35 обеспечить доступность кисти робота в ля 14 через редуктор 13 и ступицу 12, кото- ограниченные зоны, поскольку возможрая, поворачиваясь, сматывает или . ность выноса двигателя на предплечье руки наматывает закрепленные на шкивах 10 и позволяет уменьшить габариты.

11 части приводных лент 20 и 22. Послед-- Изобретение- разработано в Томском ние, перемещая в противоположных на- 40 филиале НИИТМ в процессе выполнения правлениях шарнирные муфты, приводят e НИОКР потеме0.60890всоответствиисотрасдвижение ленты 19 и 21, обеспечивая пово- левой комплексной программой технологичерот вала 5. Плоскопараллельное г.ерамеще- . ского обновления и автоматизаций ние шарнирных муфт вдоль оси ротации производства на 1990 — 1995 г. Модуль руки кисти обеспечивается одновременным пе- 45 применен вмногоцелевомадайтивномроботе. ремещением за счет шкивов 8, 9, 15, 16 В 1991 г, будет изготовлен эксперименуравновешивающих лент 23, 25 и 24, 26. При тальный образец, а в 1992 — 1993 г. запланизтом за счет возможности вращения полу- ровано изготовить и внедрить на муфт 27 и 30 относительно полумуфт 28 и 31 предприятиях отрасли 50 адаптивных продостигается передача крутягцего момента 50 мышленных роботов для автоматизации з;— нэ вал 5 при повороте лент 19, 21 и 23, 25 чистных операций на литых деталях. вместе с корпусом 3 с обеспелением неза- Изобретение лложет быть широко исвисимости перемещений приводов качания пользовано в других типах роботов во всех и ротации, областях машиностроения.

Вращение шпинделя 53 осуществляет- 55 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ся от электродвигателя 47 через зубчэтйе Модуль руки промышленного робота, колеса 45, 46, полый вал 44, коническую содержащий основание с приводом предшестерню 48, вал-шестерню 49, зубчатые плечья, шарнирно связанного с основаниколеса 50, 52, вал-шестерню 51 и кониче- ем, кисть, шарнирно связанную с ское колесо 54, предплечьем и несущую исполнительные

1757869 механизмы, а также приводы кисти и ее исполнительных механизмов, связанные с ними кинематическими цепями в вид, гибких связей, о т л и ч э ю шийся тем, что, с цель о улучшения динамических характеристик с одновременным расширением технологических возможностей, предплечье снабжено двумя шарнирными муфтами, полумуфты которых имеют возможность вращения одна относительно другой, а гибкие связи выполнены в виде состоящих из двух частей четырех гибких звеньев, образующих две группы из двух приводных и двух уравновешивающих незамкнутых лент, соединенных с соответствующими полумуфтами шарнир ;ых муфт, причем на первой полумуфте каж5 дой муфты диаметрально противоположно закреплены концы одной приводной и одной уравновешивающей лент, противоположные концы одной пэры лент каждой полумуфты закреплены на шарнире качания кисти, адру10 гой пары лент — на дополнительно введенных шкивах, установленных на выходных валах приводов качания предплечья и кисти, 1Ч

1757869

Составитель Э. Панкратов

Техред ММоргентал Корректор О. КРавцова

Редактор Л, Павлова

Заказ 29 2 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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