Шпаговый манипулятор Российский патент 2019 года по МПК B25J3/02 

Изобретение относится к механическим манипуляторам, предназначенным для работы в изолированных камерах с радиоактивными веществами и исключающим непосредственный контакт человека с этими веществами.

Известен копирующий манипулятор, содержащий двуплечий рычаг, несущий рабочий орган. Двуплечий рычаг в средней части выполнен со сферическим утолщением, установленном в шаровом поясе вваренном в стенку изолированной камеры. В зазоре между сферическим утолщением и шаровым поясом установлен сепаратор с шариками. Шаровой пояс герметизирован сильфоном, приваренным к этому поясу, а с другой стороны к двуплечему рычагу. Недостатком копирующего манипулятора является ограниченная область обслуживания т.к. рабочий орган может перемещаться по сферической поверхности одного радиуса, и из-за того, что длина рабочего плеча двуплечего рычага не может быть изменена в процессе работы.

Известен также манипулятор, содержащий корпус, установленный в нем привод поступательного движения и захватный орган, связанный с корпусом посредством шарнирного многозвенника (2). Этот манипулятор имеет более широкую область обслуживания по сравнению с копирующим манипулятором, благодаря возможности изменять длину шарнирного многозвенника в процессе работы. Однако ему присуща относительно низкая жесткость исполнительного органа, что снижает точность фиксации образцов при осуществлении технологических операций. Низкая жесткость обусловлена конструкцией шарнирного многозвенника.

В качестве прототипа взят шпаговый манипулятор, содержащий проходку, шаровую опору, смонтированную в ней трубку, в которой размещена с возможностью поступательного перемещения штанга, имеющая на одном конце замковый орган для крепления сменных инструментов, а на другом - герметичный привод штанги манипулятора, шаровая опора выполнена из трех сферических элементов, концентрично расположенных друг относительно друга. Внутренний сферический элемент через герметичный чехол связан с проходкой. Внутренний и наружный сферические элементы образуют полость, в которой расположен средний сферический элемент, связанный с трубкой. Герметичный чехол выполнен в виде сильфона и для повышения надежности фиксации положения исполнительного органа, он снабжен фиксатором, выполненным в виде резьбовой втулки с внутренней кольцевой сферической поверхностью и предназначенной для взаимодействия с наружным сферическим элементом шаровой опоры. Полость, образованная внутренним и наружным сферическими элементами заполнена экранирующим веществом, поглощающим ионизирующее (бета и гамма) излучения. В качестве такого экранирующего вещества может быть использован порошок иридия, графита или проточная вода.

Недостатком прототипа является ограниченная область обслуживания, т.к. величина продольного перемещения замкового органа равна величине продольного перемещения ручки управления, которая в свою очередь определяется возможностями сильфона изменять свои линейные размеры.

Целью изобретения является расширение области обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что в известном шпаговом манипуляторе, содержащем образованный подвижной штангой и захватом исполнительный орган, установленную в стенке камеры шаровую опору, герметизирующие сильфоны и рукоятку управления в котором подвижная штанга исполнительного органа пропущена через шаровою опору, герметизирующие сильфоны и связана с рукояткой управления, Согласно изобретению захват соединен с подвижной штангой двумя взаимно перпендикулярными соосно расположенными многократными шарнирными параллелограммами, имеющими общие внутренние шарниры, и также выполнение осей шарниров крестообразными в аналогах не обнаружены.

Взаимно перпендикулярное и соосное расположение многократных шарнирных параллелограммов с общими внутренними шарнирами позволяет исключить такой характерный для исполнительных органов в виде многократных шарнирных параллелограммов недостаток, как низкая жесткость.

Следовательно заявляемый шпаговый манипулятор отвечает критерию «существенные отличия».

Сущность изобретения пояснена чертежами, где на фиг. 1 изображен шпаговый манипулятор, вид спереди: фиг. 2 вид сбоку исполнительного органа, вид А.

Манипулятор содержит проходку 1, шаровую опору с фиксатором 2, состоящую из внутреннего 3, наружного 4 и средних 5, 6 сферических элементов, расположенных концентрично друг относительно друга.

В шаровой опоре смонтирована труба 7, закрепленная в средних сферических элементах 5 и 6. Через трубу 7 пропущена подвижная штанга 8, имеющая на одном конце жесткозакрепленную рукоятку управления 9. Другой конец подвижной штанги 8 соединен с внутренним шарниром 10 многократных шарнирных параллелограммов 11. Подвижная штанга 8, многократные шарнирные параллелограммы 11 захват 12 образуют исполнительный орган. Закрепленный на подвижной штанге внутренний шарнир 10 разделяет многократные шарнирные параллелограммы на ведущую часть 13 и ведомую 14. Ведущая часть 13 образована одним шарнирным параллелограммом, закрепленным на среднем сферическом элементе 5. Ведомая часть 14 образована несколькими шарнирными параллелограммами. Оси внутренних шарниров 10 выполнены крестообразными. Многократные шарнирные параллелограммы установлены перпендикулярно друг другу.

Внутренний сферический элемент шаровой опоры связан с трубой 7 посредством герметизирующего сильфона 15. Другой конец трубы 7 связан с рукояткой управления 9 посредством герметизирующего сильфона 16. Средний сферический элемент 5, наружный сферический элемент 4 и внутренний сферический элемент 3 образуют со стороны исполнительного органа полость 17. Средний сферический элемент 6 и внутренний сферический элемент 3 образуют со стороны рукоятки управления 9 полость 18. Полости 17 и 18 заполнены экранирующим веществом, в качестве которого могут быть использованы порошки графита, иридия или проточная вода.

Манипулятор работает следующим образом: захват 12 манипулятора получает качательные движения от рукоятки управления 9 через подвижную штангу 8, качающуюся вместе с трубой 7 в шаровой опоре. Герметизирующий сильфон 18 герметизирует передачу качательного движения захвату 12 от рукоятки управления 9.

При вращательном движении рукоятки управления 9 захват 12 получает вращение от рукоятки управления 9 через подвижную штангу 8, многократный шарнирный параллелограмм 11 при этом вместе с подвижной штангой 8 и многократным шарнирным параллелограммом осуществляют вращательное движение трубка 7 и средние сферические элементы 5 и 6 шаровой опоры.

При возвратно-поступательном движении захват 12 получает возвратно-поступательное движение от рукоятки управления 9 через подвижную штангу 8, которая перемещаясь вдоль трубы 7, перемещает внутренний шарнир 10 многократного шарнирного параллелограмма. При этом, когда рукоятку управления перемещают в сторону захвата 12, подвижная штанга 8 растягивает ведущую часть многократного шарнирного параллелограмма, сближая его внешние шарниры. Перемещение подвижной штанги передается захвату через ведомую часть 13 многократного шарнирного параллелограмма. Причем величина перемещения подвижной части штанги увеличивается в n раз, где n - число параллелограммов в ведомой части. При растяжении ведомой части 13 внутренние шарниры 17 увлекают за собой подвижные пластины 15 раздвижного элемента жесткости, которые перемещаются по направляющим 16. Герметизирующий сильфон 19 обеспечивает герметизацию возвратно-поступательного движения.

При движении рукоятки управления 9 в сторону от захвата 12 подвижная штанга 8 сжимает четырехугольный шарнирный параллелограмм, перемещая захват в обратном направлении.

Предлагаемый манипулятор обеспечивает по сравнению с прототипом увеличение зоны обслуживания, за счет того, что возвратно-поступательное перемещение рукоятки управления, ограниченные размерами герметизирующего сильфона 19, увеличиваются во столько раз, во сколько число параллелограммов ведомой части больше числа параллелограммов ведущей части. Введение в исполнительный орган раздвижного элемента жесткости исключает недостаточную жесткость, присущую шарнирным параллелограммам.

Изобретение относится к области механических манипуляторов, предназначенных для работы, например, в изолированных камерах с радиоактивными веществами и исключающим непосредственный контакт человека с этими веществами. Манипулятор содержит исполнительный орган, образованный связанными между собой подвижной штангой, многозвенным шарнирным параллелограммным механизмом и захватом, шаровую опору, выполненную с возможностью установки в стенке камеры, герметизирующие сильфоны и рукоятку управления, связанную с подвижной штангой, которая пропущена через упомянутые опору и сильфоны, при этом параллелограммный механизм выполнен состоящим из двух шарнирных параллелограммных механизмов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих общие шарниры, расположенные по продольной оси многозвенного механизма и выполненные с крестообразными осями. Использование изобретения позволяет расширить технологические возможности манипулятора. 2 ил.

Шпаговый манипулятор, содержащий исполнительный орган, образованный связанными между собой подвижной штангой, многозвенным шарнирным параллелограммным механизмом и захватом, опору, выполненную с возможностью установки в стенке камеры, герметизирующие сильфоны и рукоятку управления, связанную с подвижной штангой, которая пропущена через упомянутые опору и сильфоны, отличающийся тем, что опора выполнена шаровой, а многозвенный шарнирный параллелограммный механизм выполнен состоящим из двух шарнирных параллелограммных механизмов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и имеющих общие шарниры, расположенные по продольной оси многозвенного механизма и выполненные с крестообразными осями.