Манипулятор

 

МАНИПУЛЯТОР, содержащий шарнирно связанные звенья и приводы их перемещения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения энергоемкости и повышения КПД, а также повышения точности позиционирования и улучшения динамических характеристик , звенья выполнены в виде корпуса из шарнирно связанных частей, зубчатого венца , расположенного на оси шарнира, и маховика с лопастями, установленного жестко на валу и кинематически связанного через зубчатый венец с двумя электромагнитными муфтами, причем ось указанного вала коаксиальна оси шарнира, оси по крайней мере двух соседних звеньев взаимно перпендикулярны , а приводы выполнены в виде источников избыточного давления, направленных на маховик. СЛ Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (si)4 В 25 J 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

14

1Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3746875/25-08, 3746897/08 (22) 31.05.84, (46) 07.09.85. Бюл.F33 (72) В. А. Горбунов (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена

Красного Знамени механический институт (53) 62.229.72 (088.8) (56) Копирующие манипуляторы. Справочник-каталог. — Л.: 1983, с. 47 — 51. (54) (57) МАНИПУЛЯТОР, содержащий шарнирно связанные звенья и приводы их перемещения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, снижения энергоемкости и повышения КПД, а

ÄÄSUÄÄ 1177146 А также повышения точности позиционирования и улучшения динамических характеристик, звенья выполнены в виде корпуса из шарнирно связанных частей, зубчатого венца, расположенного на оси шарнира, и маховика с лопастями, установленного жестко на валу и кинематически связанного через зубчатый венец с двумя электромагнитными муфтами, причем ось указанного вала коаксиальна оси шарнира, оси по крайней мере двух соседних звеньев взаимно перпендикулярны, а приводы выполнены в виде источников избыточного давления, направленных на маховик.

1177146

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в дистанционных манипуляторах, работающих как в обычных, так и во вредных условиях, во взрывоопасных и пожароопасных помещениях различных классов и категорий.

Цель изобретения — упрощение конструкци, снижение энергоемкости и повышение

КПД, а также повышение точности позиционирования и улучшение динамических характеристик.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема манипулятора; на фиг. 2 — кинематическая схема с указанием действующих сил и моментов.

Манипулятор содержит источник 1 избыточного давления воздуха Р, корпус 2 — первое от основания звено с подводом к нему источника 1, маховик 3 с лопастями 4, две электромагнитные муфты 5 и 6, ведомые части которых через редукторы 7 и 8 и колеса 9 — 11 кинематически связаны между собой. Колесо 11 в свою очередь размещено на оси 12 первого шарнира, образованного корпусом 2 второго звена 13. Маховик 3 расположен жестко на валу 14 с возможностью вращения относительно оси 12 шарнира, кроме того на валу 14 выполнен зубчатый венец, который кинематически через шестерни 15 и 16 связан с ведущими частями электромагнитных муфт 5 и 6.

Кинематические связи муфт 5 и 6 между собой и осью 12 имеют передаточное отношение 1:1. Привод каждого последующего звена от основания к исполнительному звену 17 имеет массу, меньше массы привода предыдущего звена в 1,5 раза (оптимальный вариант).

Манипулятор работает следующим образом.

Энергия сжатого воздуха подается под давлением P от источника 1 в корпус 2 с расчетом, что воздушная струя попадает на лопасти 4 маховика 3. Маховик 3 разгоняется до угловой скорости и до получения им запаса кинематической энергии. Одновременно с маховиком 3 вращается вал

14, который передает поочередно крутящий момент Мр через шестерни 15 или 16 в зависимости от требуемого направления движения звена 13 при срабатывании ведущих частей электромагнитных муфт 5 или 6. Они срабатывают от управляющих сигналов зада5 0

40 ющего устройства (не показано) и далее передают крутящий момент через редукторы

7 или 8, колесам 9 или 10, колесу 11, которое соединено с осью 12 первого шарнира— в данном случае, шарниру качания (с координатами Х, Y и Z). Ось 12 первого шарнира, жестко соединенная с корпусом следующего звена 13, вращаясь, вынуждает перемещаться все последующие звенья манипулятора, вплоть до исполнительного звена 17.

Люфт, имеющийся между колесами 9 — 11, устраняется гироскопическим моментом Мг, возникающим при вращении маховика 3 последующего звена 13 (входящего одновременно в шарниры качания и вращения).

При отклонении корпуса этого звена на угол а на этот корпус действует. гироскопический момент Мг, направленный вдоль оси Х, который создает натяг взаимодействующих шестерен 11 и 9, или 11 и 10. В свою очередь маховик 3 звена качания создает гироскопический момент Мг, действующий на корпус звена вдоль оси Y, что создает натяг шестерен (колес) 9 — 11 в шарнире вращения. Аналогично выбираются люфты и в остальных звеньях манипулятора.

Демпфирование колебаний и компенсация ошибок позиционирования звеньев манипулятора, вызванных люфтами передач, позволяют улучшить точность и динамические характеристики манипуляторов в целом, что приводит к росту производительности и расширению функциональных возможностей манипулятора. Гидроскопическое воздействие открывает возможность снижения массы подвижных звеньев при неизменных точностных и динамических характеристиках, что позволяет достичь заданной точности при меньшей мощности привода и способствует уменьшению металлоемкости и улучшению энергетических показателей манипулятора.

Наличие автоматической выборки люфта в предлагаемом манипуляторе, без включения дополнительных средств, резко снижает стоимость изготовления, повышает надежность и расширяет возможности применения манипулятора.

Простота конструкции обеспечивает высокую надежность предлагаемого манипулятора.

1177146

Составитель Т. Костикова

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор Л. Бескид

Заказ 5445/15 Тираж 1050 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4