Рука робота Советский патент 1992 года по МПК B25J18/00 B25J17/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к промышленным роботам, применяемым для автоматизации технологических процессов в частности для обработки облоя, опиловки заусенцев, пол- мровке и т.д.

Известны технические решения, в которых с целью обеспечения эысоких динамических характеристик и точностных параметров манипулятор содержит основание с размещенными на нем приводами и многозвенную руку, звенья которой последовательно связаны с приводами зубчатыми передачами и блоками дифференциалов, реализующими кинематическую развязку дви- жений исполнительных механизмов и натяжную кинематическую цепь для выборки зазоров (см. СССР а с 115453 МКИ В 25 J 17/00, а.с. 988544 МКИ В 25 J 1/02, ах. 699747 МКИ В 25 J 1 /00). Недостатком данных решений является их высокая конструктивная сложность, поэтому такие манипуляторы промышленного применения практически не нашли, причем износ зубчатых передач в этих конструкциях приводит к появлению зазоров. Известные также роботы, в которых исключение взаимного влияния кинематических цепей и высокая точность достигается обеспечением коротких кинематических цепей путем размещения приводов на подвижных звеньях, а получение высоких динамических характеристик за счет применения различных уравновешивающих механизмов (см, СССР а с. 934859 МКИ В 25 J 11/00, а.с. 971643 МКИ В 25 J 3/00, а.с, 1220785 МКИ В 25 J 9/04)

Однако такие роботы имеют также сложную конструкцию, причем уравновеши вающие механизмы увеличивают габариты и массу подвижных звеньев робота, и, следовательно, снижают его динамические хэ ж- теристики.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является промышленный робот с шарнирно сочлененной рукой, принятый за прототип, в котором динамические характеристики обеспечива- юся методами статического уравновешивания, а высокие точностные параметры достигаются короткими Кинематическими

СЛ

XI

цепями (РСТ, заявка Японии 87-00360, МКМ B25J 17/02).

Рука робота содержит корпус а переднем конце которого размещена кисть, несущая привод с инструментальным шпинделем, а на другом - приводы вращения кисти и качания инструментального шпинделя.

Недостатком данного решения является наличие взаимного влияния кинематических цепей привода вращения кисти относительно продольной оси руки и привода качания инструментального шпинделя относительно перпендикулярной оси. Это ухудшает эксплуатационные характеристики робота, поскольку усложняется программно-математическое обеспечение, что вызывает увеличение объема памяти, снижение быстродействия вычислительных операций, увеличение смоимости управляющего устройства.

Целью предлагаемого изобретения является исключение взаимного влияния кинематических цепей вращения кисти и качания инструментального шпинделя руки робота.

Эта цель достигается тем, что рука робота снабжена шарнирной муфтой, полумуфты которой выполнены вращающимися относительно друг друга, и тягой, имеющей возможность осевого перемещения, прмчем один конец тяги кинематически связан с приводом, а на другом закреплена шарнирная муфта, подвижная полумуфта которой кинематически связана с валом качания инструментального шпинделя.

Снабжение руки робота тягой и установленной на ней шарнирной муфтой, кинематически связанными соответственно с приводом и валом качания инструментального шпинделя обеспечивает преобразование вращательного движения привода в поступательное движение тяги, которое вновь преобразуется во вращательное движение вала качания инструментального шпинделя, Этим достигается неподвижность тяги при вращении кисти, и, следовз- тельно, неподвижность вала качания инструментального шпинделя. Аналогично исключается влияние привода вала качания инструментального шпинделя на привод ротации кисти.

Исключение взаимного влияния кинематических цепей приводов ротации кисти и качания инструментального шпинделя позволяет значительно упростить программно-математическое обеспечение, что позволяет повысить быстродействие, сократить объем памяти и, следовательно,

уменьшить затраты на устройство управления робота.

На фиг,1 изображен разрез руки робота; на фиг.2 - соединение шарнирной муфты

с валом качания инструментального шпинделя; на фиг.З - соединение тяги с приводом; на фиг,4 - соединение приводов с валом ротации кисти и инструментальным шпинделем.

Рука робота содержит корпус 1, на переднем конце которого на подшипниках 2 установлен корпус кисти 3(см. фиг.1). В корпусе кисти 3 на подшипниках 4 размещен вал 5 привода качания с инструментальным

шпинделем б, на внутреннем конце которого выполнено зубчатое коническое колесо 7, зацепляющееся с зубчатым колесом 8 вала 9, установленного внутри вала качания на подшипниках 10. На противоположном конце вала 9 закреплено зубчятое колесо 11, зацепляющееся с зубчатым колесом 12, установленным на валу 14, на другом конце которого выполнена коническая шестерня 13, входящая в зацепление с шестерней 15,

жестко соединенной с валом 16. Полый вал 16 одним концом опирается на подшипник 17, установленный на жестко связанный с внутренним приливом корпуса 1 вал 18, а другим - на подпшипник 19, размещенный

на торце корпуса 1. Во внутренней полости корпуса 1 размещены два линейных подшипника качения 20, предназначенных для перемещения вдоль оси руки полой тяга 21, на переднем конце которой закреплена полумуфта 22 шарнирной муфты, другая полумуфта 23 которой установлена на подшипниках 24 и содержит выступ, в который запрессован палец 25, являющийся осью шарнира рычага 26, на другом конце

рычага имеется второй аналогичный шарнир, осью которого является палец 27, запрессованный в крышку - рычаг 28, закрепленный на валу качания 5 (см. фиг.2),

На противоположном конце полой тяги 21 жестко закреплен хомут 29 с запрессованным в нем пальцем 30, являющимся осью шарнира шатуна 31 (см. фмг.З). Другим концом шатун 31 шарнирно связан с кривошипом 32, жестко закрепленным на валу редуктора 33 с электродвигателем 34. Корпус 1 жестко соединен с валом 35, установленным на подшипниках 36 в основании руки 37, на котором размещен редуктор 38

с электродвигателем 39. Нз полом валу 16 жестко закреплено зубчатое колесо 40, зацепляющееся с шестерней 41, насаженной на аал привода 42 инструментального шпинделя, Вал 18 приводится во вращэние

редуктором 43 от электродвигателя 44 (см. фиг.4).

Рука робота работает следующим обра- зом. Вращением электродвигателя 39 и редуктора ЗЯ обеспечивается поворот вала 35 с корпус м 1 относительно основания 37 руки (см.-фиг. 1). Ротация корпуса кисти 3 осуществляется передачей вращения от электродвигателя 44 через редуктор 43 на вал 18. Движение качания инсгрументаль- ного шпинделя реализуется поворотом на подшипниках 4 вала качания 5, получающего вращение от электродвигателя 34 через редуктор 33 с кривошипом 32, который, поворачиваясь, перемещает шатун 31 с тягой 21. Последняя, совершая осевое перемещение, приводит в движение через полумуфту 23 шарнирной муфты рычаг 26, который вращает крышку-рычаг 28 с валом 5 качания. При этом за счет возможности поворота по- лумуфты 23 относительно полумуфты 22 достигается передача крутящего момента на чал 5 и при вращении корпуса кисти 3 относительно руки с исключением влияния кинематической цепи ротации кисти на цепь качания инструментального шпинделя.

Вращение шпинделя 6 осуществляется от электродвигателя 42 зубчатые колеса 41, 40, полый вал 16, конические колеса 15, 13, цилиндрические колеса 12, 11 и коническую пару 8, 7.

Предлагаемое техническое решение имеет существенные отличия от прототипа, заключающиеся в том, что рука робота снабжена шарнирной муфтой и тягой, имеющей возможность осевого перемещения, причем один конец тяги кинематически связан с проводом качания, а на другом закреплена шарнирная муфта, подвижная часть которой кинематически связана с валом качания инструментального шпинделя.

Описанная совокупность существенных отличий обеспечивает исключение взаимного влияния кинематических цепей ротации

кисти и качания инструментального шпинделя, что позволяет значительно упростить программно-математическое обеспечение робота. Это обеспечивает повышение быстродействия, уменьшение объема задействованной памяти и, следовательно, снижение аппаратных затрат при создании устройства управления роботом.

Изобретение разработано в Томском филиале f-ШИТМ в процессе выполнения И1/ЧЖР по темам 0-604-89, 0-608-90 в соответствии с отраслевой комплексной программой технологического обновления и автоматизации производства на 1990 - 1995 г,г, Данная конструкция руки робота применена в многоцелевом адаптивном роботе. В 1991 г, будет изготовлен экспериментальный образец, а с 1993 г, запланировано изготовлять и анедр ять на предприятиях отрасли до 50-ти роботизированных комплексов ежегодно для автоматизации зачист- ных операций на литых деталях. Ожидаемый годозой экономический эффект - 30 тыс.руб.

Изобретение может быть широко ис- пользовзно в других типах роботов во всех областях машиностроения.

Формула изобретения Рука робота, содержащая корпус, на одном конце которого размещена кисть, несущая инструментальный шпиндель, а на противоположном установлены приводы вращения кисти и качания инструментального шпинделя, отличающаяся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик за счет исключения взаимного влияния приводов, она снабжена шарнирной муфтой и тягой, имеющей возможность осевого перемещения, причем один конец тяги кинематически связан с приводом, а на другом ее конце закреплена шарнирная полумуфта, кинематически связанная с валом привода качания инструментального шпинделя,

«S.UQ & «S3

3t/ff8

Использованием машиностроении. Рука робота, имеющая кисть, несущую инструментальный шпиндель и приводы вращения кисти, качания и вращения инструментального шпинделя, снабжена шарнирной муфтой и тягой, имеющей возможность осевого перемещения, причем один конец тяги кинематически связан с приводом, а на ее другом конце закреплена шарнирная полу- муфга, кинематически связанная с валом привода качания инструментального шпинделя 4 ил.

#

ff-Б

Фиг.З

№:/

Б

Фив. 4