Манипулятор

 

Использование: в машиностроении, а именно в промышленных роботах для механизации и автоматизации технологических процессов. Рычаги 2, 3, 4 и 5 связаны между собой шарнирами 6 и образуют ромбообразное звено. Механизмы ориентации 9 и 10 соединены с этими рычагами шарнирами 14 и 15. Механизмы ориентации 9 и 10 включают в себя корпуса 7 и 8 с цилиндрическими зубчатыми колесами 11 и 12, расположенными соосно шарнирам 14 и 15. Фиксация манипулятора осуществляется с помощью фиксатора. На корпусе 8 размещается исполнительный механизм 19, имеющий две цилиндрические направляющие 20. Между направляющими расположен винт 21. Перемещение исполнительного механизма 19 осуществляется при помощи двигателя 29. В нижней части исполнительного механизма 19 расположен захват 30. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИА.ПИСТИЧЕСКИХ

РFÑ!1ÓÁËÈÊ (я)5 В 25 J 11/00, 9/06

ГОСУДАРСТВE ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912614/08 (22) 19.02,91 .(46) 23.11,92. Бюл. ¹ 43 (71) Научно-исследовательский институт технологии машиностроения (72) В.А.Простопопов, В.В.Простопопова, А.С.Пешков, И.Ю. Гусев, И,С. Елкин, П.И.Медведев и И.Н.Успенский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1627400, кл, В 25 J 9/06, 1988. (54) МАНИПУЛЯТОР (57) Использование: в машиностроении, а именно в промышленных роботах для механизации и автоматизации технологических процессов. Рычаги 2, 3, 4 и 5 связаны между собой шарнирами 6 и образуют ромбооб„„ЯЛ„„1776557 А1 разное звена. Механизмы ориентации 9 и 10 соединены с этими рычагами шарнирами 14 и 15. Механизмы ориентации 9 и 10 включают в себя корпуса 7 и 8 с цилиндрическими зубчатыми колесами 11 и 12, расположенными соосно шарнирам 14 и 15, Фиксация манипулятора осуществляется с помощью фиксатора. На корпусе 8 размещается исполнительный механизм 19, имеющий две цилиндрические направляющие 20. Между направляющими расположен винт 21. Перемещение исполнительного механизма 19 осуществляется при помощи двигателя 29.

B нижней части исполнительного механизма 19 расположен захват 30. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1776557

50

Изобретение относится к машиностроению, а именно к робототехнике, и может быть использовано при механизации и автоматизации технологических процессов.

Известны манипуляторы содержащие четыре рычага, соединенных между собой шарнирно и образующие ромбообразное звено, любая пара шарниров лежащая на одной диагонали ромбообразного звена кинематически связана с основанием и захватом.

Недостатком данных манипуляторов является ограниченная рабочая зона.

Наиболее, близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является манипулятор, имеющий ромбообразное звено выключающее четыре рычага, связанный между собой шарнирно, механизм ориентации, выполненный в виде .двух пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении, два зубчатые колеса установлены с возможностью поворота относительно корпуса механизма ориентации и находятся в зацеплении между собой, а два других зубчатых колеса располо>кены соосно с шарниром смежных звеньев и жестко связаны с соответствующими звеньями.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения плоскопараллель- ого движения и ориентации исполнительного механизма и ромбического звена. указанная цель достигается тем, что манипулятор, содержащий ромбообразное звено и шарнирно связанные между собой механизм ориентации с двумя парами зубчатых колес, находящихся в зацеплении и кинематически связанных с рычагами, манипулятор предполагается дополнительно оснастить консольным порталом с которым кинематически связан через опорные ролики корпус механизма ориентации, имеющего возможность перемещения вдоль портала, а второй корпус механизма ориентации, лежащий на одной диагонали авена, имеет цилиндрические направляющие, жестко связанные с нижней и верхней плитой исполнительного механизма манипулятора, и ри этом для обеспечения возвратно-поступательного движения между направляющими расположена винтовая передача, гайка которой жестко связана с корпусом механизма ориентации, а концы винта находятся в опорах качения нижней и верхней плиты.

При этом на одном конце вала жестко закреплено зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом привода вертикального перемещения исполнительного. механизма. При чем каждый иэ механизмов ориентации шарнирно связан с двумя парами рычагов с жестко закрепленными цилиндрическими зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении и соосно расположенными с шарнирами, имеющими каждый свою ось вращения, А шарниры лежащие на противоположной диагонали, образованной другой парой рычагов, имеют общую ось вращения.

Кроме того в местах шарнирного соединения с корпусом механизма ориентации рычаг выполнен с охватывающей поверхностью, а в местах сопряжения рычагов один иэ них имеет охватывающую поверхность, а другой — охваты ваемую.

Кроме того на корпусе механизма ориентации со стороны направляющих на.одном из цилиндрических зубчатых колес жестко закреплен диск. Диск заходит в щель между корпусом фиксатора и кулачком, расположенным на валу, Опоры вала находятся в корпусе фиксатора. Кулачек имеет возможность поворота вокруг оси вала при помощи ручки, жестко связанный с кулачком, Существенным отличием в предлагаемом манипуляторе является то, что манипулятор получил возможность перемещаться вдоль портала и оснащен исполнительным механизмом имеющим возможность возвратно-по тупательных движений перпендикулярных плоскости ромбообразного звена, а также наличием механизма ориентации, кинематически связанного с порталом и звеном, и дополнительного механизма ориентации связанного со звеном и исполнительным механизмом.

Другим существенным отличием является фиксирующее устройство ромбического звена в точке рабочего пространства манипулятра, На фиг,1 дан общий вид манипулятора; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.3; на фиг.3— разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 — разрез Г-Г на фиг.3.

Манипулятор 1 представляет из себя ромбическое звено, состоящее из рычагов 2, 3,4 и5. Pычаги2,4 и 3,5соединены попарно между собой образуют шарниры 6, где корпуса рычагов 2 и 4 являются охватывающими, а корпуса рычагов 3 и 5 охватываемыми.

Другие концы рычагов 2, 4 и 3, 5 имеют охватывающие поверхности и шарнирно соединены с корпусами 7 и 8 механизмов ориентации 9 и 10.

Механизмы ориентации 9 и 10 включают в себя пару цилиндрических зубчатых колеса 11 и 12. Зубчатые колеса 11 и 12 находятся в зацеплении между собой, Они расположены соосно оси шарнира. Зубчатые колеса 11 и 12, выполненные за одно со втулкой 13, которая с корпусами 7 и 8 обра1776557 зует шарниры 14 и 15. Сопряжения втулок

13 и корпуса 7 и 8 осуществляется через подшипники 16.

Корпус 7 через опорные ролики 17 создает кинематическую связь с консольным порталом 18. Такое кинематическое сочленение дает возможность перемещения манипулятора 1 вдоль портала 18.

В корпусе 8, для возможности осуществления возвратно-поступательного движения исполнительного механизма 19, расположены две цилиндрические направляющие 20. Между направляющими 20 расположен винт 21, входящий в зацепление с гайкой 22. Гайка 22 жестко связана с корпусом 8. Винт 21 и гайка 22 образуют передачу винт-с айка.

Концы направляющих 20 жестко связаны с верхней 23 и ни>кней 24 плитами. Концы винта 21 находятся в подшипниковых опорах 25 и 26. На верхнем конце винта 21 жестко закреплено зубчатое колесо 27, находящееся в зацеплении с зубчатым колесом 28, жестко закрепленным на валу двигателя 29.

Нижняя плита 24 с цилиндрическими направляющими 20, винтом 21 и захватом

30 образуют исполнительный механизм 19 манипулятора 1.

На корпусе 8 для управления манипулятора 1 имеется пульт управления 31, фиксатор 32. Фиксатор 32 содержит скобообразный корпус 33, жестко связанный с корпусом 8, В корпусе 33 на валу 34 находится кулэчек 35 с эксцентриком, который имеет возможность поворота вокругоси вала 34 от ручки 36. На втулке 37, установленной s корпусе рычага 3, образующего с корпусом 8 шарнирное соединение, жестко закреплен диск 38. Диск 38 частично заходит в скобообразный корпус фиксатора 32.

При нахождении ручки 36 в нижнем положении между диском 38 и кулачком 35 происходит кинематическое замыкание, Когда ручка 36 находится в верхнем положении, между кулачком 35 и диском 38 образуется зазор.

Манипулятор работает следующим образом, Перемещение манипулятора по координатным осям X и У осушествляется при помощи оператора. Исполнительный механизм 19 манипулятора 1 совершает возвратно-поступательные движения .по координате Z. Управление по координате Z осуществляется оператором от пульта управления 31. Для фиксации манипулятора 1 по координате X служит фиксатор 32. Когда оператору необходимо перенести груз с помощью захвата 30, он делает это следующим образом. Подводит манипулятор 1 над

55 грузом и от пульта 31 включает двигэтел . 29.

Вал двигателя 29 вращается вместе с зубчатым колесом 28. Вращение от зубчато о колеса передается на винт 2 1 через зубчатое колесе 27, при этом в зависимости от направления вращения вала двигателя 29 будет происходить опускание или поднятие захвата 30 грузом.

Техническим преимуществом предлагаемого манипулятора является возможность обеспечить широкий диапазон работы исполнительного механизма манипулятора, возможность работы захватов со степенью подвижности в перпендикулярной плоскости звена в широком диапазоне, а также со степенью подвижности всего манипулятора относительно портала при обеспечении высокой жесткости звена манипулятора.

Формула изобретения

1. Манипулятор, содержащий четыре рычага, шарнирно связанные между собой и образующие ромбообразное звено, исполнительный орган, механизм ориентации, имеющие корпуса и зубчатые колеса, кинематически связанные с рычагами, и привод вертикального перемещения исполнительного органа, отличающийся тем, что, .с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен винтовой передачей, нижней и верхней плитами, связанными с исполнительным органом, и консольным порталом, на котором посредством опорных роликов смонтирован корпус одного механизма ориентации с возмо>кностью его перемещения вдоль портала, а корпус второго механизма ориентации расположен по диагонали звена и имеет цилиндрические направляющие, жестко связанные с нижней и верхней плитами, при этом винт передачи расположен между направляющими, а гайка жестко связана с корпусом второго механизма ориентации, концы винта находятся в дополнительно образованных опорах качения нижней и верхней плит, а этот винт кинематически связан с приводом вертикального перемещения исполнительного органа, причем корпус каждого механизма ориентации шарнирно связан с двумя смежными рычагами ромбообразного звена, а эти рычаги кинематически связаны посредством жестко закрепленных на них цилиндрических зубчатых колес, образующих зацепление и соосных шарнирам, имеющим каждый свою ось вращения, а другие шарниры ромбообразного зьена имеют общую ось вращения.

2. Манипулятор по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен ручкой, жестко связанной с кулачком, и-фиксатором, а.на

1776557

8 корпусе второго механизма ориентации со стороны направляющих на одном из цилиндрических зубчатых колес рычага жестко закреплен дополнительно введенный диск, заходящий в щель, образованную между фиксатором и кулачком, причем опоры кулачка расположены в фиксаторе, а сам кулачок имеет возможность поворота вокруг оси опоры при помощи ручки и взаимо5 действия с диском.

П 76557

Составитель И, Ракитина

Техред M.Moðråíòýë Корректор Н. Бучок

Редактор Т, Иванова

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

Заказ 4094 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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