Манипулятор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

oi>963848 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.08. 80 (21) 2976395/25-08 с присоединением заявки ¹ 2976394/25-08 (23) Приоритет

Опубликовано 07 10 82 Бюллетень ¹37

Дата опубликования описания 07.10.82 р,ц g+ з

В 25 J 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДЯ 62-229 72 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.К. Дячун и IO.В. Ильиных II

i ама (71) Заявитель (54 ) МАНИПУЧЯТОР

Изобретение относится к манипуляторостроению и подъемно-транспортному машиностроению. Оно может найти применение для механизации и автоматизации технологических процессов, связанных с точной ориентацией и установкой или снятием тяжелых деталей, а также для решения задач, связанных с перемещением различных предметов по определенным траекториям в пространстве.

Известен манипулятор, содержащий двигатель, поворотное. основание с установленной на нем механической рукой, выполненной в виде параллелограммного механизма, один из рычагов которого снабжен балансиром и кинематически связан с валом, а другой несет рычаг и рукоятку управления и также кинематически связан с валом 1 ).

Количество потребляемой манипулятором энергии. не согласовано с колебаниями внешней нагрузки, что приводит к нерациональному использованию энергии двигателя манипулятора.

Цель изобретения - повышение эффективности манипулятора путем обеспечения оптимальной работы при значительных колебаниях внешней нагрузки, т.е. снижение энергозатрат.

Цель достигается тем, что манипулятор снабжен муфтой одностороннего действия, ведущий элемент которой связан с рукояткой управления, а ведомый кинематически связан с валом, и аккумулирующим механизмом в виде смонтированных на валу упругих элементов и связанного с двигателем поводка с роликом, причем последний расположен с возможностью взаимодействия с упругими элементами.

На фиг. 1 приведен общий вид манипулятора, на фиг. 2 — кинематическая схема, на фиг. 3 — вид А фиг. 2, на фиг. 4 — вид В фиг. 3, на фиг. 5 вид В фиг. 1; на фиг. б — сечение

Г-Г фиг. 5; на фиг. 7 — сечение Д-Д фиг. 5 (момент деформирования пружин), на фиг. 8 — то же, момент заклинивания пружин.

На стойке 1 закреплено поворотное

25 основание 2 с установленными на нем зубчатыми рейками 3 и направляющими

4. Рейки 3 находятся в зацеплении с шестернями 5, которые жестко закреплены на валу б, смонтированном

ЗО на рычаге 7. На том же рычаге распо

963848 ложены кронштейн 8 с направляющими роликами 9, звездочки 10 — 12, цепные передачи 13, 14, рукоятка 15 управления, захват 16 и роликовая муфта 17 одностороннего действия.

Муфта 17 состоит из ведущего поводка 18, непосредственно связанного с рукояткой управления 15, ведомого поводка 19, жестко соединенного со звездочкой 12, корпуса 20 и роликов 21 и 22. Ролики смещены от центра корпуса 20 в сторону ведущего поводка, чем обеспечивается передача вращения только от ведущего поводка 18 к ведомому поводку 19 °

На концах вала 6 закреплены в радиальных направлениях элементы аккумулирующего механизма - пластинчатые пружины 23 и 24. Свободные концы пружин проходят через длинные прорези сухарей 25 и 26, короткие прорези которых надеты соответственно на кольца 27 и 28. Сухари и кольца также являются элементами аккумулирующего механизма, Кольца 27 и

28 прикреплены соответственно к корпусам 29 и 30. Свободные концы пружин 23 установлены с воэможностью подвижного взаимодействия с вращающимся роликом 31, а свободные концы пружин 24 — c возможностью взаимодействия с вращающимся роликом 32. ЗО

Ролики 31 и 32 установлены соответственно на водилах 33 и 34, связанных жестко соответственно с валами двигателей 35 и 36. Следует отметить, что свободные концы пружин 23 уста- 35 новлены с возможностью деформации от взаимодействия с роликом 31 в направлении, например, по часовой стрелке, а свободные концы пружины 24 — с возможностью деформации от взаимодей- 4Q ствия с роликом 32 в противоположном направлении. Корпуса 29 и 30 с закрепленными на них электродвигателями 35 и 36 установлены на кронштейнах 8. Количество пружин 23 зависит от максимального значения нагрузки на захват манипулятора, например, при поднятии, а количество пружин

24 — от максимального значения нагрузки при .опускании груза.

Манипулятор работает следующим образом.

Для перемещения груза из одной точки в другую оператор вращает рукоятку 15 управления. При включенном двигателе, например двигателе

35, и при вращении водила 33 ролик

31 входит в контакт с концом пружины 23 и, если к валу 6 приложен момент сопротивления, деформирует ее, перемещая конец пружины вместе с су- 60 харем 25 в положение, показанное на фиг. 6 штриховыми линиями. Освободившаяся после прохождения ролика пружина, стремясь возвратиться в исходное положение, заклинивает сухарь 25 65 на кольце 27, оставляя пружину в напряженном состоянии ° Положение, показанное на фиг. 7, соответствует деформированию пружины роликом, положение, показанное на фиг. 8 — моменту заклинивания ее в сухаре.

После з акли ни в ания деформированная пружина передает на вал 6 крутящий момент, обусловленный действием сил упругости. Таким образом, если на валу двигателя 35 действует некоторый крутящий момент М, величина которого рассчитана на преодоление сопротивления одной пружины, то на валу 6 после деформации всех пружин действует максимальный момент

/ф, определяемый из соотношения где 7- — количество пружин, КПД передачи, состоящей из ролика 31 и пружины 23.

Поток мощности направлен от дви:гателя 35 к валу 6, связанному с шестернями 5. Шестерни, вращаясь, перемещаются по рейкам 3 вниз и поднимают рычаг 7 на необходимую высоту позиционирования захвата 16 соответственно направлению вращения рукоятки 15 управления.

Если рукоятка 15 остановлена с одновременным выключением двигателя 35, ведомый поводок 19 роликовой муфты 17, получая вращение от вала 6 вследствие аккумулированного крутящего момента через звездочки 10 — 12 и цепные передачи 13, 14, эаклинивает ролики 21 и 22 в корпусе 20 и останавливается, что приводит к резкому возрастанию сопротивления на валу 6, возврату деформированных пружин в исходное положение (хотя, возможно, вследствие неидентичности характеристик муфты и пружин не все пружины возвращаются в исходное положение) и остановке вала 6.

Поэтому вращение валу 6 и соответственно шестерням.5 будет передаваться только тогда и с такой скоростью,. с какой вращается рукоятка 15 управления. Рукоятка, таким образом, предназначена для расклинивания роликов в корпусе муфты. При расклинивании муфты необходимо от ведущего поводка 18 приложить силу, уменьшенную по сравнению с эаклинивающей силой, развиваемой от поводка 19.

При этом усилие на рукоятке 15 управления может быть уменьшено до такой величины, что практически не будет восприниматься оператором.

Таким образом, при помощи одной рукоятки управления можно управлять перемещением груза в любом направлении со скоростью, соответствующей скорости вращения этой рукоятки, 963848 затрачивая незначительные усилия на ее вращение.

С другой стороны, максимальное передаточное отношение, создаваемое аккумулирующими элементами, может привести к созданию больших крутя- 5 щих моментов на валу 6. При передаче крутящего момента от вала 6 на шес. терни 5 в работу включается ровно столько пружин, каково значение нагрузки йа захвате и, соответственно, 3р на шестернях 5.

Для опускания груза рукоятку 15 управления вращают в противоположном направлении с одновременным включением вращения двигателя 36 в противоположную сторону. Ведомый поводок 19 имеет возможность, вращаясь, следовать за ведущим поводком 18, и вал 6, соответственно, получает воэможность передавать аккумулированный крутящий момент от пружин 24 шестерням 5 в зависимости от сопротивлений, возникающих при опускании груза. Заметим, что вращение водила 34 и вала 6 в противоположном нап- равлении не сказывается на состоянии отключенного двигателя 35 и пружин 23.

В этом случае пружины 23 перемещают водило 33 в соответствующем ,направлении, если они возвращены в исходное положение, или проходят под неподвижным водилом, если они не возвращены в исходное положение.

Очевидно, что момент сопротивлений на шестернях 5 и на валу 6 принимает в случае опускания груза меньшие значения, что приводит к применению как аккумулирующих элементов меньших размеров, так и двигателя меньшей мощности. Здесь обна- 40 руживается дополнительный техничес-кий эффект: опускание груза происходит мгновенно в самом начале вращения рукоятки, так как вал привода 6

:приводится в движение уже при непол- 45 ной деформации одной пружины 24. Это позволяет осуществлять точные движения при манипулировании с захватом.

Принципиально возможна работа с одним двигателем, способным аккумули-5 ровать крутящий момент как в одном, так и в противоположном направлении.

Это приводит к применению аккумулирующих элементов, деформирующихся в обоих направлениях, при выполнении условия возврата всех элементов в исходное положение при переходных процессах поднятия-,опускания груза.

Во всех режимах колебания нагруз-. ки не сказываются на работе двигателей, так как последние рассчитаны на зарядку одного аккумулирующего элемента и работают в режиме постоянной мощности.

В качестве аккумулирующих элементов могут быть применены также вращающиеся массы (маховики и т.п.).

Благодаря применению в манипуляторе муфты одностороннего действия в рукоятке управления и аккумуляторов крутящего момента в приводе появляется воэможность повысить эффективность манипулятора путем расширения его функциональных воэможностей, обеспечения оптимальной работы привода при значительных колебаниях нагрузки на рабочие органы манипулятора и минимизации энергии привода. Последнее обстоятельство приобретает в настоящее время важное техническое и социальнОе значение, так как решается настоятельная общечеловеческая проблема повышения коэффициента использования и сохранения энергетических ресурсоч.

Формула изобретения

Манипулятор, содержаший двигатель поворотное основание с установленной на нем механической рукой, выполненной в виде параллелограммного механизма, один из рычагов которого снабжен балансиром и кинематически связан с валом, а другой снабжен захватом и рукояткой управления и также кинематически связан с валом, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при колебаниях внешней нагрузки, он снабжен муфтой одностороннего действия, ведущий элемент которой связан с рукояткой управления, а ведомый кинематически связан с валом, и аккумулирующим механизмом, выполненным в

:виде смонтированных на валу упругих элементов и связанного с двигателем поводка с роликом, причем последний установлен с воэможностью взаимодействия с упругими элементами. ,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 679385, кл. В 25 J 11/00, 1978.

963848

Составитель С. Новик

Редактор Б. Федотов Техред М.Гергель Корректор О. Билак и

Заказ 322/4 Тираж 1087 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4