Манипулятор для передачи изделий Российский патент 2024 года по МПК B25J9/10 F16H19/08 

Изобретение относится к промышленным манипуляторам и может быть использовано в машиностроении для перемещения объектов, например, при обслуживании работы технологических машин, станков, прессов и т.п.

Известен двухуровневый манипулятор с замкнутой кинематической цепью (Патент на изобретение № RU 2532751 С2, кл. B25J 9/02), содержащий кривошип, шатун и коромысло, являющиеся элементами первого уровня, установленные на неподвижной стойке, и схват, соединенный через шарнир с шатуном, при этом на шатун первого уровня установлены дополнительно три шатуна, соединенные между собой через вращательные кинематические пары и представляющие собой элементы второго уровня, манипулятор снабжен приводом первого уровня, задающим движение коромыслу и установленным на стойке, приводом второго уровня, установленным на шатуне первого уровня, задающим движение шатуну второго уровня, и приводом схвата, при этом схват установлен на одном из шатунов второго уровня.

Известен шарнирный грузоподъемный манипулятор (Патент № RU 2728850 С1, кл. B66F 11/00) в виде трех кривошипно-коромысловых механизмов с коромыслами одинаковой длины, соединенных между собой посредством рычажного механизма в виде равностороннего ромба, в котором 3 вершины ромба образуют 2 двойных и 1 тройной многократные шарниры с каждым их трех кривошипно-коромысловых механизмов, а четвертая вершина ромба выполнена в виде однократного шарнира и соединена с шарнирным подвесом крюка с подвешенным грузом, из указанных трех кривошипно-коромысловых механизмов два механизма выполнены с коромыслами одинаковой длины, шарнирно соединенными между собой через двойной многократный шарнир в общей точке с опорной стойкой, и содержит общий кривошип, длина которого равна длине опорной стойки, а третий кривошипно-коромысловый механизм выполнен с ведущим кривошипом, который кинематически связан через шатун с рычажным механизмом в виде равностороннего ромба совместно с коромыслом одного из двух других кривошипно-коромысловых механизмов и установлен на дополнительной шарнирной опоре, расположенной между опорной стойкой и линией вертикального перемещения подвешенного груза.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для передачи изделий (Патент №2438858 С2, кл. B25J 18/04), содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде исполнительных механизмов с ведущими звеньями, укрепленными на валу привода, выходными звеньями с губками для захвата изделий и опорной площадки, и привод, снабжено передаточным механизмом с вращающимися выходными звеньями, каждое из которых кинематически связано с выходными звеньями соответствующего исполнительного механизма, и раздвижными клиньями, установленными на границах ходов исполнительных механизмов, выходные звенья каждого исполнительного механизма занимают фиксированное положение на соответствующем выходном звене передаточного механизма, которое обеспечивается посредством силовых упругих элементов и жестко укрепленных на выходном звене упоров. Передаточный механизм выполнен в виде кривошипно-кулисного механизма, соответствующего условию r/d>1, где r - длина кривошипа; d - расстояние между центрами вращения кривошипа и кулисы. Кулиса передаточного механизма выполнена двуплечей, плечи имеют одинаковую длину, при этом на конце каждого плеча укреплен палец для шарнирной связи с выходными звеньями соответствующего исполнительного механизма.

Недостатками приведенных конструкций манипуляторов являются большие габариты вследствие использования рычажных механизмов, а также сложность в их уравновешивании.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание манипулятора для передачи изделий, характеризующегося более высокими эксплуатационными характеристиками.

Техническим результатом является более высокая уравновешенность манипулятора, а также уменьшение габаритных размеров.

Технический результат достигается манипулятором для передачи изделий, включающим выходное звено манипулятора с захватными устройствами для передачи изделий. Манипулятор дополнительно содержит электродвигатель, вал которого жестко соединен с входным валом, корпус, в котором установлены входной, выходной и промежуточный валы. На корпусе жестко закреплено неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, причем неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, промежуточный и выходной валы сосны, а выходное звено манипулятора с захватными устройствами для передачи изделий жестко закреплено на выходном валу. На выходном валу также установлено эллиптическое зубчатое колесо. На входном валу установлено цилиндрическое зубчатое колесо и соединено с водилом зубчатой передачей, при этом водило выполнено в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу и соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита. Сателлит состоит из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом. Эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом большие полуоси а всех эллиптических колес одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁, равном , от центра делительного эллипса для одной пары колес, имеющей малую полуось b₁, и расстоянии c₂, равном , для другой пары, имеющей малую полуось b₂. На водиле противоположно валу сателлита на расстоянии Н, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала и вала сателлита, установлен противовес, масса которого равна массе сателлита.

Технический результат достигается за счет применения планетарной передачи, характеризующейся более высокой компактностью по сравнению с рычажными механизмами, и установкой на водиле противовеса, уравновешивающего планетарный механизм.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 приведена схема манипулятора для передачи изделий (выходное звено с захватными устройствами не показаны), на фиг. 2, 3 изображены виды слева и справа, на фиг. 4 представлен разрез А-А (корпус не показан), на фиг. 5 представлен разрез Б-Б (корпус не показан).

Манипулятор для передачи изделий содержит электродвигатель 1, корпус исполнительного механизма 2, входной вал 3, жестко соединенный с валом электродвигателя 1, соосные промежуточный вал 4 и выходной вал 5. Неподвижное эллиптическое зубчатое колесо 6 жестко закреплено на корпусе соосно промежуточному валу 4. Эллиптическое зубчатое колесо 7 установлено на выходном валу 5. Цилиндрическое зубчатое колесо 8 установлено на входном валу 3 и соединено с водилом 9 зубчатой передачей. Водило 9 выполнено в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу 4 и соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита 10. Сателлит состоит из эллиптического зубчатого колеса 11 и эллиптической шестерни 12, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом 10 (фиг. 4, 5). Неподвижное эллиптическое зубчатое колесо 6 и эллиптическое зубчатое колесо 11 состоят в зацеплении и имеют одинаковые размеры, эллиптическая шестерня 12 и эллиптическое зубчатое колесо 7 также состоят в зацеплении и имеют одинаковые размеры, при этом большие полуоси а всех эллиптических колес одинаковы. Все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии с₁, равном , от центра делительного эллипса для пары колес 6 и 11, имеющей малую полуось b₁, и расстоянии с₂, равном , для пары 7 и 12, имеющей малую полуось b₂. На водиле противоположно валу сателлита на расстоянии Н, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала 4 и вала сателлита 10, установлен противовес 13, масса которого равна массе сателлита. На выходном валу закреплено выходное звено манипулятора 14 с захватными устройствами 15 для передачи изделий 16 (фиг. 3).

Манипулятор для передачи изделий работает следующим образом.

Электродвигатель 1 сообщает входному валу 3 вращательное движение, которое с помощью цилиндрического зубчатого колеса 8 передается водилу 9, благодаря этому эллиптическое зубчатое колесо 11 обкатывается по неподвижному эллиптическому зубчатому колесу 6, вращательное движение эллиптического колеса 11 через вал 10 и эллиптическую шестерню 12 передается эллиптическому зубчатому колесу 7 и выходному валу 5, при указанном соотношении размеров эллиптических колес выходной вал 5 через полный оборот промежуточного вала 4 и водила 9 оказывается в том же положении, однако благодаря переменным передаточным отношениям пар эллиптических колес 11 и 6, 12 и 7 совершает возвратно-вращательное движение. Данное движение передается закрепленному на выходном валу 5 выходному звену манипулятора 14 (фиг. 3) и захватным устройствам 15, которое перемещают изделия 16. Так как движение выходного звена 14 возвратно-вращательное, то изделия 16 будут двигаться по дугам окружности с центром, лежащим на оси вращения выходного вала 5 и выходного звена 14. Угол поворота выходного звена и, соответственно, длина траектории перемещения изделий определяются размером малых полуосей b₁ и b₂ эллиптических зубчатых колес. При работе манипулятора центр масс системы звеньев, включающей водило 9, вал сателлита 10, эллиптическое зубчатое колесо 11, эллиптическую шестерню 12, а также противовес 13, находится на оси вращения промежуточного вала, что обеспечивает высокую уравновешенность манипулятора.

Таким образом, заявляемое изобретение является компактным и уравновешенным манипулятором, позволяющим перемещать изделия по траекториям в виде дуг окружности, что обеспечивает достижение технического результата.

Изобретение относится к промышленным манипуляторам и может быть использовано в машиностроении для перемещения объектов, например при обслуживании работы технологических машин, станков и прессов. Манипулятор содержит выходное звено манипулятора с захватными устройствами для передачи изделий, электродвигатель, вал которого жестко соединен с входным валом, корпус, в котором установлены входной, выходной и промежуточный валы, жестко закрепленное на корпусе неподвижное эллиптическое зубчатое колесо. Неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, промежуточный и выходной валы соосны. Выходное звено манипулятора с захватными устройствами для передачи изделий жестко закреплено на выходном валу. Манипулятор также содержит эллиптическое зубчатое колесо, установленное на выходном валу, цилиндрическое зубчатое колесо на входном валу, соединенное с водилом зубчатой передачей, водило, выполненное в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу и соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом. Эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера. Большие полуоси всех эллиптических колес одинаковы. Манипулятор также содержит противовес, установленный на водиле противоположно валу сателлита на расстоянии Н, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала и вала сателлита, и имеющий массу, равную массе сателлита. Техническим результатом является высокая уравновешенность манипулятора и уменьшение габаритных размеров в осевом направлении. 5 ил.

Манипулятор для передачи изделий, включающий выходное звено манипулятора с захватными устройствами для передачи изделий, отличающийся тем, что содержит электродвигатель, вал которого жестко соединен с входным валом, корпус, в котором установлены входной, выходной и промежуточный валы, жестко закрепленное на корпусе неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, причем неподвижное эллиптическое зубчатое колесо, промежуточный и выходной валы соосны, а выходное звено манипулятора с захватными устройствами для передачи изделий жестко закреплено на выходном валу, эллиптическое зубчатое колесо, установленное на выходном валу, цилиндрическое зубчатое колесо на входном валу, соединенное с водилом зубчатой передачей, водило, выполненное в виде цилиндрического зубчатого колеса, установленного на промежуточном валу и соединенного через вращательную кинематическую пару с валом сателлита, состоящего из эллиптического зубчатого колеса и эллиптической шестерни, повернутых на 180° относительно друг друга и соединенных валом, причем эллиптическое зубчатое колесо сателлита соединено с неподвижным эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, а эллиптическая шестерня сателлита состоит в зубчатом зацеплении с эллиптическим зубчатым колесом одного с ним размера, при этом большие полуоси всех эллиптических колес одинаковы, кроме того, все эллиптические колеса установлены на своих валах таким образом, что ось вращения вала проходит через точку, называемую фокусом делительного эллипса, которая расположена на большой полуоси делительного эллипса на расстоянии c₁, равном , от центра делительного эллипса для одной пары колес, имеющей малую полуось b₁, и расстоянии с₂, равном , для другой пары, имеющей малую полуось b₂, противовес, установленный на водиле противоположно валу сателлита на расстоянии Н, равном расстоянию между осями вращения промежуточного вала и вала сателлита, и имеющий массу, равную массе сателлита.