Уравновешенный манипулятор Советский патент 1989 года по МПК B25J11/00 

со

05 CD

00

Ф1/.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам и промышленным роботам.

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном уменьп;ении массы подвижных частей манипулятора.

На фиг. 1 изображен уравновешенный манипулятор, общий вид; на фиг. 2 - вариант выполнения барабана с конической рабочей поверхностью; на фиг. 3 - вариант выполнения барабана с криволинейной образуюш,ей; на фиг. 4 - картина сил, действующих на рейку механизма кинематической связи; на фиг. 5 - тина сил, действующих на барабан.

Манипулятор содержит основание 1,с которым колонна 2 образует поступательную пару. Исполнительный механизм содержит также поступательную пару 3, не требующую уравновешивания, и две вращательных пары 4 и 5. На конце исполнительного механизма установлен схват 6. Внутри колонны 2 установлена уравновешивающая пружина 7 механизма уравновешивания (может использоваться как пружина растяжения, так и сжатия), связанная гибким элементом 8 через неподвижный блок 9 с барабаном 10 механизма кинематической связи колонны с пружиной, установленным соосно с ведущим зубчатым

10

МЯУ РК-Cyo(R-г)-cx(R-r)2/R.

В случае, если в конструкции допускается приближенное уравновешивание, барабан 10 механизма кинематической связи может быть выполнен цилиндриеским. Если предположить, что абсолютные значения момента неуравновешенности равны между собой в крайних положениях колонны, можно получить выражение для выбора параметров упругого элемента.

с .

II I-а п R - г

30

Н

2а R

Более точное уравновешивание может кар- 15 быть достигнуто в случае выполнения барабана 10 механизма кинематической связи с конической рабочей поверхностью с прямолинейной или криволинейной образующей.

Из рассмотрения равновесия системы сил, изображенных на фиг. 4 и 5, может быть получено выражение, описывающее закон изменения радиуса барабана

PVFo

(l

25

Vl-f2-.A.

b Jo

Таким образом, постоянная кнематичес- кая связь пружины 7 посредством гибкого элемента 8 и механизма кинематической связи перемещения колонны 2 выколесом 11 на выходном валу привода (не 30 зывает вполне определенную деформацию

показан). Колесо II находится в зацеплении с зубчатой рейкой 12 этого механизма кинематической связи, установленной на колонне 2. Барабан 10 в совокупности с жестко связанным с пим зубчатым колесом 1 1 образуют передачу, называемую 35 дифференциальным барабаном, передаточное отношение которой равно R/(R - г), где R - радиус начальной окружности шестерни 11, г - радиус барабана.

. V aнипyлятop работает следующим образом.

В крайнем верхнем положении колонны 2 пружина 7 имеет начальную деформацию У|| и развивает усилие FO Су(), где С - жесткость пружины. Для полного уравновешивания руки робота в этом положении к колесу I 1 необходимо приложить дополнительный момент, компенсирующий момент неуравновешенности. При смещении руки вниз на величину X деформация пружины возрастает

40

пружины, что обеспечивает постоянную уравновешенность всего манипулятора.

Формула изобретения

I. Уравновешенный манипулятор, содержащий основание с направляющими, колонну, установленную в направляющих основания, испо. 1нительный механизм, смон- тирова}|ный на колонне, привод, установленный на

основании и кинематически связанный с колонной, уравновешивающую пружину, а также гибкий элемент, прохо - дящий через блок, щарнирно установленный на основании и жестко связанный одним своим концом с одним концом пружины, 45 отличающийся тем, что, с целью улучще- ния динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном у.меныиении массы подвижных частей, он снабжен механизмом кинематической связи колонны с пружиной, сона величину (R-T)/R, при этом 50 держащим зубчато-реечную передачу, рейка момент неуравновешенности меняется. Его величина определяет условия равновесия для системы сил, представленных на фиг. 4 и 5. где Р - вес вертикально перемещающихся частей руки робота, F - усилие пружины, S окружное усилие в зацеплении колеса I I с рейкой момент неуравновешенности

12,

которой жестко закреплена на колонне, а зубчатое колесо шарнирно установлено на основании и образует зацепление с рейкой, а также барабан, жестко установленный на этом зубчатом колесе, при этом вто- рой конец гибкого элемента жестко закрепну

МЯУ РК-Cyo(R-г)-cx(R-r)2/R.

В случае, если в конструкции допускается приближенное уравновешивание, барабан 10 механизма кинематической связи может быть выполнен цилиндриеским. Если предположить, что абсолютные значения момента неуравновешенности равны между собой в крайних положениях колонны, можно получить выражение для выбора параметров упругого элемента.

с .

II I-а п R - г

30

Н

2а R

PVFo

(l

Vl-f2-.A.

b Jo

Таким образом, постоянная кнематичес- кая связь пружины 7 посредством гибкого элемента 8 и механизма кинематической связи перемещения колонны 2 вы35

40

пружины, что обеспечивает постоянную уравновешенность всего манипулятора.

Формула изобретения

I. Уравновешенный манипулятор, содержащий основание с направляющими, колонну, установленную в направляющих основания, испо. 1нительный механизм, смон- тирова}|ный на колонне, привод, установленный на

основании и кинематически связанный с колонной, уравновешивающую пружину, а также гибкий элемент, прохо - дящий через блок, щарнирно установленный на основании и жестко связанный одним своим концом с одним концом пружины, 45 отличающийся тем, что, с целью улучще- ния динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном у.меныиении массы подвижных частей, он снабжен механизмом кинематической связи колонны с пружиной, со50 держащим зубчато-реечную передачу, рейка

50 держащим зубчато-реечную передачу, рейка

которой жестко закреплена на колонне, а зубчатое колесо шарнирно установлено на основании и образует зацепление с рейкой, а также барабан, жестко установленный на этом зубчатом колесе, при этом вто- рой конец гибкого элемента жестко закреплен на барабане, а второй конец пружины - на колонне.

2.Маннпулятор по п. I, отличающийся тем, что барабан механизма кинематической связи выполнен цилиндрическим.

3.Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что барабан механизма кинематической связи выполнен коническим.

4. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что барабан механизма кинематической связи выполнен с криволинейной образующей.

Изобретение относится к машиностроению ,в частности, к манипуляторам и промышленным роботам. Цель изобретения - улучшение динамических характеристик за счет повышения точности уравновешивания при одновременном уменьшении массы подвижных частей. Колонна 2 с исполнительным механизмом 3, 4, 5, и 6 установлена в направляющих 1 основания. В крайнем верхнем положении колонны уравновешивающая пружина 7 развивает усилие. При смещении колонны вниз за счет привода величина деформации пружины возрастает, так как ее конец связан с колонной посредством гибкого элемента 8 и механизмом кинематической связи колонны с пружиной, состоящим из рейки 12, зубчатого колеса 11 и барабана 10. Соответствующий выбор параметров пружины обеспечивает постоянную уравновешенность всего манипулятора. Для более точного уравновешивания поверхность барабана 10 может быть выполнена цилиндрической или конической с прямолинейной или криволинейной образующей. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиг.з

Р

Фиг.5