Исполнительный орган манипулятора

 

1. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН МАНИПУЛЯТОРА, состоящий из расположенных в оболочке звеньев, имеющих отверстия, выполненные в центральной части и по периферии, при этом в последних размещены управляющие канаты, соединенные с одной стороны с последним звеном, a с другой - с приводом управления, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения технологических возможностей , он снабжен источником рабочей среды и запорными пружинными кольцами , причем на звеньях по внешнему периметру выполнены проточки под зти кольца, a оболочка вьтолнена из эластичного упругого материала и закреплена на звеньях посредством пружинных колец, при этом внутренняя полость оболочки соединена с источником рабочей среды. 2.Исполнительный орган манипулятора поп.1,отличающ и и с я тем, что звенья выполнены в виде двояковыпуклых колец. 3.Исполнительный орган манипулятора ПОП.1, отличающийся тем, что звенья вьшолнены в виде двояковьтуклых колец, имеющих шаровую впадину с одной стороны и шаровой выступ с другой.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н01ч1ИТЕТ СССР

flO ДЕ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3595357/25-08 (22) 25.05.83 (46) .15.02.85, Бюл. М- 6 (72) Ю.М. Передрей, И. В. Ходорова и Т.C.Êèíñåðòäèíîâ (71) Пензенский политехнический институт (53) 62.229. 72(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

У 1148365, кл. В 23 J 11/00, 1969, (прототип). (54) (») 1. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН

МАНИПУЛЯТОРА, состоящий иэ расположенных в оболочке звеньев, имеющих отверстия, выполненные в центральной части и по периферии, при этом в последних размещены управляющие канаты, соединенные с одной стороны с последним звеном, а с другой - с приводом управления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с

„Я0„„1339623 А

4.(51) В 25 3 1/02//В 25 11/00 целью повышения надежности и расширения технологических возможностей, он снабжен источником рабочей среды и запорными пружинными кольцами, причем на звеньях по внешнему периметру выполнены проточки под эти кольца, а оболочка выполнена иэ эластичного упругого материала и закреплена на звеньях посредством пружинных колец, при этом внутренняя полость оболочки соединена с источником рабочей среды.

2. Исполнительный орган манипулятора по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что звенья выполнены в виде двояковыпуклых колец.

3. Исполнительный орган манипулятора по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что звенья выполнены в виде двояковыпуклых колец, имею. щих шаровую впадину с одной стороны и шаровой выступ с другой.

1139621

Изобретение относится к машиностроению, а именно к манипуляторам, применяемым в различных производственных процессах.

Известен исполнительный орган манипулятора, состоящий из расположенных в оболочке звеньев, имеющих отверстия, выполненные B центральной части и по периферии, при этом в последних размещены управляющие канаты, соединенные с одной стороны с последним звеном, а с другой — с приводом управления fl)

Однако данное устройство имеет невысокую надежность и ограниченные технологические возможности.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение технологических возможностей.

Указанная цель достигается тем, что исполнительный орган манипулятора, состоящий из расположенных в оболочке звеньев, имеющих отверстия, выполненные в центральной части и по периферии, при этом в последних размещены управляющие канаты, соединенные с одной стороны с последним звеном, а с другой — с приводом уп— равления, снабжен источником рабочей среды и запорными пружинными кольцами, причем на звеньях по внешнему периметру выполнены проточки под эти кольца, а оболочка выполнена из эластичного упругого материала и закреплена на звеньях посредством пружинных колец, при этом внутренняя полость оболочки соединена с источником рабочей среды.

Звенья выполнены в виде двояковыпуклых колец, имеющих шаровую впадину с одной стороны и шаровой выступ с другой.

На фиг.1 схематически изображен исполнительный орган, общий вид; на фиг.2 — узел 1 на фиг.1, на фиг.3 — то же, вариант исполнения на фиг.4 — разрез А-A на фиг.1; на фиг.5 — разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 — вариант исполнения привода каната в виде пневмоцилиндра;

1 на фиг.7 — то же, в виде лебедки, на фиг.8 — схема деформации эластичной оболочки, на фиг.9 — схема направления перемещений исполнительного органа манипулятора:

Исполнительный орган манипулятора состоит иэ привода 1 .управления, оболочки 2, основания 3, установлен20

30

З5 вую расточку 18, а с другого — шаро. вой выступ 19, образующих при взаим40

t0

55 ного на станине 4, набооа звеньев 5 прошитых управляющими канатами 6.

Канаты 6 размещены в периферийных отверстиях 7 звеньев 5 и закреплены жестко с одной стороны с последним звеном 8, а с другой с подвижными органами соответствующих приводов l управления.

Оболочка 2 выполнена из эластичного упругого материала, например резины. Оболочка 2 охватывает звенья 5 по периметру и приклеивается к ним в местах 9 прилегания (фиг.2 и 3), а также к верхнему торцу звеl на 8. В звеньях 5 и в последнем звене 8 по внешнему периметру выполнены проточки 10, в которых размещены запорные пружинные кольца 11.

Нижняя часть эластичной упругой оболочки одета на выступ 12 основания 3 и закреплена на нем хомутиком 13.

В центральной части звеньев 5 выполнены отверстия, образующие полость 14, соединенную посредством отверстия 15 со штуцером 16 источника рабочей среды.

Звенья 5 выполнены в виде двояковыпуклых в осевом направлении колец с плоскими поясками 17 на торцах.

Кроме того, с целью повышения поперечной устойчивости и нагрузочной способности звенья могут быть выполнены в виде двояковыпуклых колец, имеющих с одного торца кольца шароном их соединении шаровую опору (фиг.3) . Привод 1 управления может, быть любым.

Привод управления 1 (фиг.5) состоит из гибкого рукава 20, размещенного внутри гильзы 2 1. Последняя крепится к основанию 3 так, что одновременно закрепляет в верхней части и рукав 20. В нижней части рукав 20 соединен со штуцером 22, выполняющим одновременно функцию подвижного поршня. Со штуцером 22 жестко соединен управляющий канат 6. Герметизация полости 14 осуществляется гибким уплотнительным рукавом 23, соединенным герметично снизу с управляющим канатом 6, а в верхней части — с основанием 3.

В варианте исполнения привода 1 на фиг.6 управляющий канат 6 соединен со штоком 24 пневмоцилиндра, получающего движение от поршня 25. з 1

Герметизация полости 14 осуществляется уплотнением 26.

В варианте исполнения привода 1 управления1,на фиг.7 привод выполнен в виде электродвигателя 27 и барабана 28. Управляющий канат 6 наматывается на барабан 28. Герметизация полости 14 также осуществляется уплотнением 26.

Полости 29 в управляющих приводах связаны с источником рабочей среды.

Приводы могут быть выполнены в виде электромагнитов (на фиг.2 не показано).

Исполнительный орган работает следующим образом.

В исходном положении эо все полости 29 управляющих приводов подается сжатый воздух под небольшим давлением (в случае применения привода по варианту на.фиг.7 на электродвигатели 27 подается небольшое напряжение). При этом все управляющие каналы 6 находятся под небольшим усилием натяжения и исполнительный орган занимает (под действием этих усилий и воздействия эластичной упругой оболочки 2) исходное положение (Фчг.1). Жесткость исполнительного органа (как конструкции в целом) э поперечном направлении обладает полной симметрией.

При подаче сигнала управления на один из приводов 1 управления поперечная жесткость становится несимметрично . а именно в месте натяжения управляющего каната 6 жесткость существенно повышается s направлении от центра к этому канату. Предположим, что сигнал управления подан в правый привод 1, изображенный на фиг.1 (подача сигнала управления означает, что в полость 29 подается высокое давление, превышающее первоначальное. Для исполнения (фиг.7) на электроприэод 27 подается высокое напряжение и управляющий канат 6 будет при этом удерживаться с большим усилием. Тогда жесткость органа в целом повышается в направлении от центра к этому канату.. Затем осуществляется силовое воздействие путем подачи в полость 14 исполнительного органа через штуцер 16 давления от источника рабочей среды, например сжатого эоздуха или.жидкости. Давление рабочей среды воэдей139621 4

IQ

25 О

4С

4»

rp

5S ствует на внутренние поверхности исполнительного органа (фиг.8). При этом давление на звенья (например, кольца) 5 уравновешивается, так как оно находится под всесторонним давлением. Последнее звено 8 находится под давлением только снизу. Равнодействующая силового воздействия на последнее звено (например, кольцо) 8 равна М = P б, где Р— величина давления воздуха или жидкости, подаваемых в полость 14", — площадь поперечного сечения кольца 3.-Давление передается также изнутри на эластичную упругую оболочку 2 в зоне 30 между соседними кольцами. Эластичная упругая оболочка будет испытывать радиальные деформации.

А так как в радиальном направлении подвижность эластичной упругой обопочки ограничена запорными пружинны» ми кольцами 11 и креплением ее в местах 9 прилегания к кольцам 5, то преобладающей деформацией будет осевая деформация в направлении стрелки 8 (фиг.8). Равнодейс-вующая сила 9 уравновешивается силой упругости оболочкиГ „ и силой управления Н

Таким образом, на кольцо 8 действует пара сил 8с и Н 1, которая. приводит к повороту кольца 8 на угол 6(,.

Пара сил N<- N уравновешивается силой упругости F1> и опорной реакР цией кольца 8 в месте его контакта с кольцом 5. Сила упругости Г1 возникает на всей длине оболочки э промежутках между кольцами 5. Такое взаимодействие колец при действии сжатого газа или жидкости на внутреннюю полость 14 приводит к изгибу исполнительного органа на угол Р

tl равный K. o где h — количество колец 5, и он занимает поло- жение 11, показанное на фиг.1 тонкими линиями.. Величина угла деформации g,,а следовательно и суммарного угла Р зависит от величины давления Р э полости 14.

При подаче сигнала э другой привод 1, например в левый привод, показанный на фиг.1, затормозится левый управляющий канат 6 и изгиб исполнительного органа будет происходить влево.

Таким образом, направление изгиба исполнительного органа полностью определяется положением зато можен1139621 ного каната. На фиг.9 показана схема расположения управляющих канатов 6 (индекс показывает порядковый номер каната). Стрелками показано направление перемещения исполнительного органа при воздействии на соответствующий канат. Так, при воздействии на канат 6 перемещение происходит в направлении X, при воздействии на канат 6 — в направлении Х 2 и т.д. При одновременном воздействии на два каната, например на канаты 6 и 6, перемещения происходят в промежуточном направлении Х„ < и т.д. При этом необходимо, чтобы давления, подаваемые одновременно в два привода управления на эатормаживание канатов, были равными, например Р1 = Р .

Таким образом, число возможных направлений перемещения равно удвоенному числу канатов 6.

Если давления, подаваемые одновременно на два привода управления, не равны, например Р1 =, Р, то направ- 5 ление перемещения исполнйтельного органа будет отличным от показанных на фиг.9. Так, при подаче давления в привод канатов 6 „ и бу (если

Р )исполиительныйорган переме- 30 щается в направлении, промежуточном между направлениями Х< и Xg . Если с P, то направление перемещеHHsl буЛет промежуточным между Х, и М . Таким образом, направление перемещения практически может быть любым в объеме эллипсоида с большой полуосью, равной высоте Н исполнительного органа и расположенной в направлении продольной оси неде-. формированного исполнительного органа. Малая полуось эллипсоида равна удвоенному. поперечному размеру /2 максимально деформированного органа (фиг. 1) .

На последнем кольце 8 может быть расположен схват любой конструкции, который доставляется в рабочую точку путем деформации исполнительного органа в нужную сторону. После этого может быть .включен схват. Управляющие и силовые коммуникации к схвату могут быть подведены через полость 14 или вне оболочки 2. Кроме того, сам исполнительный орган может выполнять роль схвата и переносить груз после охвата его непосредственно оболочкой 2.

Предлагаемый исполнительный орган позволяет расширить технологические воэможности и повысить надежность за счет соединения полости с источником рабочей среды.

ll3962I б

Фиг. 1

1139621

fl

Фиг. 2

Фиг. 5

113962) 1139621

Х3

Фиг. 9

ВНИИПИ Заказ 208/13 Тираж 1050 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.проектная,4