RU2691167C1

RU2691167C1 - Ball manipulator

Info

Publication number: RU2691167C1
Application number: RU2018100172A
Authority: RU
Inventors: Александр Андреевич Никитин
Original assignee: Александр Андреевич Никитин
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-06-11

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical manipulators intended for operation in isolated chambers with radioactive, toxic and aggressive substances. Ball point 2 of manipulator is arranged in driving 1. Pipe 4 is mounted in ball bearing support. Said rod accommodates movable rod 5 with gripper 6 at one end and inner shell 7 at the other end. End of movable rod 5 with inner shell 7 is placed in sealed thin-wall shell 8, on which outer casing 13 is installed. Both races are equipped with rollers 12 and 17 with axes perpendicular to axis of movable rod 5. Rollers 12 and 17 are grouped so that contact lines of rollers in one cartridge with side surface of thin-wall shell 8 are arranged between contact lines of rollers, other cartridge, as a result side walls of shell 8 form waves enveloping rollers 12 and 17. During longitudinal movement of outer shell 13 these waves move along thin-wall shell 8, displacing inner shell 7.

EFFECT: invention widens the service area.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к механическим манипуляторам, предназначенным для работы в изолированных камерах с радиоактивными, токсичными, агрессивными веществами и исключающим непосредственный контакт человека с этими веществами.The invention relates to mechanical manipulators, designed to work in isolated chambers with radioactive, toxic, aggressive substances and excluding direct human contact with these substances.

Известен шпатовый манипулятор, содержащий шаровую опору, смонтированную в ней трубу, в которой размещена с возможностью поступательного перемещения штанга имеющая на одном конце замковый орган для крепления сменных инструментов, а на другом - рукоятку управления /1/Known spar manipulator containing a ball bearing, a tube mounted in it, in which a rod with a lockable body for attaching interchangeable tools at one end is placed with the possibility of translational movement, and at the other - a control handle / 1 /

Недостатком известного манипулятора является то, что он не обеспечивает полной герметичности перед передаче поступательного движения штанги относительно трубы, что снижает надежность и долговечность при работе.A disadvantage of the known manipulator is that it does not provide complete tightness before transferring the translational movement of the rod relative to the pipe, which reduces reliability and durability during operation.

Недостатки этого решения устранены в выбранном в качестве прототипа шпатовом манипуляторе, содержащем проходку, шаровую опору с уплотнениями, смонтированную в ней трубу, в которой размещена с возможностью поступательного перемещения штанга, с захватом и рукояткой управления на концах. На выходе штанги из трубки установлен герметизирующий сильфон /2/.The disadvantages of this solution are eliminated in the spatula manipulator, selected as a prototype, containing a drift, a ball bearing with seals, a tube mounted in it, in which a rod is placed with the possibility of translational movement, with a gripper and a control handle at the ends. At the exit of the rod from the tube there is a sealing bellows / 2 /.

К недостатком прототипа следует отнести ограниченную зону обслуживания. Данный недостаток обусловлен тем, что штанга имеет небольшой ход в продольном направлении, величина которого ограничена размерами ведомого плеча курка и величиной деформации сильфона.The disadvantage of the prototype should include a limited service area. This disadvantage is due to the fact that the bar has a small stroke in the longitudinal direction, the value of which is limited by the size of the driven arm of the trigger and the amount of deformation of the bellows.

Целью изобретения является расширение зоны обслуживания, за счет увеличения хода штанги.The aim of the invention is to expand the service area, by increasing the stroke of the rod.

Поставленная цель достигается тем, что в известном шпатовом манипуляторе, содержащем проходку, шаровую опору, смонтированную в ней трубу, в которой размещена подвижная штанга, имеющая на одном конце захват, а на другом - механизм привода, согласно изобретению механизм привода образован герметичным тонкостенным стаканом, жестко установленной на подвижной штанге внутренней обоймой и внешней обоймой, обоймы снабжены роликами, оси которых перпендикулярны оси подвижной штанги причем ролики сгруппированы таким образом, что линии контакта роликов одной обоймы с поверхностью тонкостенного стакана размещены между линиями контакта роликов в другой обоймы.This goal is achieved by the fact that in the well-known spar-type manipulator, which contains a penetration, a ball bearing, a pipe mounted in it, in which a movable rod is housed, has a grip at one end and a drive mechanism at the other end, the drive mechanism is formed of an airtight thin-walled glass, rigidly mounted on the movable rod of the inner yoke and the outer yoke, the yoke is equipped with rollers, the axes of which are perpendicular to the axis of the movable rod and the rollers are grouped in such a way that the contact lines ro Ikov audio clips with a thin-walled glass surface are arranged between the lines of contact of the rollers in the other cage.

Отличительные от прототипа признаки существенны, поскольку они необходимы для достижения поставленной цели. Исключение любого из отличительных признаков приведет к тому, что цель не будет достигнута.Distinctive features of the prototype signs are significant, since they are necessary to achieve the goal. The exclusion of any of the distinctive signs will lead to the fact that the goal will not be achieved.

Так исключение тонкостенного стакана приведет к нарушению герметичности манипулятора, т.е. сделает его неработоспособным. Замена же тонкостенного стакана на сильфон (как в прототипе) исключает возможность передачи движения от внешней обоймы к внутренней ведомой. Следовательно подвижная штанга не будет перемещаться в продольном направлении, и зона обслуживания не расширяется. Ролики нужны для передачи движения от внешней ведущей обоймы к внутренней ведомой через боковые стенки тонкостенного стакана. Расположение осей роликов перпендикулярно оси подвижной штанги обеспечивает их передвижение вдоль боковых стенок стакана. Такое расположение роликов, когда линии контакта с боковыми стенками тонкостенного стакана роликов одной обоймы расположены между линиями контакта роликов другой обоймы, обеспечивает возвратно-поступательное движение подвижной штанги. Кроме того данный признак необходим для удержания внешней обоймы на тонкостенном стакане.So the exception of a thin-walled glass will lead to a violation of the tightness of the manipulator, i.e. make it inoperable. Replacing the thin-walled glass with a bellows (as in the prototype) eliminates the possibility of transferring motion from the outer ring to the inner follower. Consequently, the movable rod will not move in the longitudinal direction, and the service area does not expand. The rollers are needed to transmit movement from the outer leading cage to the inner one driven through the side walls of the thin-walled glass. The location of the axes of the rollers perpendicular to the axis of the movable rod ensures their movement along the side walls of the glass. This arrangement of the rollers, when the lines of contact with the side walls of a thin-walled glass of the rollers of one cage are located between the lines of contact of the rollers of the other cage, provides a reciprocating movement of the movable rod. In addition, this feature is necessary to hold the outer cage on a thin-walled glass.

Из отличительных от прототипа признаков в исследованных аналогах известно размещения выходящего из трубы конца подвижной штанги в тонкостенном герметичном стакане. Также известна установка в конце подвижной штанги внутренней ведомой обойм, а на стакане - внешней ведущей обоймы /3/.From the distinctive features of the prototype of the characteristics in the studied analogues it is known to locate the end of the movable rod emerging from the pipe in a thin-walled hermetic glass. Also known is the installation at the end of the movable rod of the inner driven cage, and on the glass - the outer leading cage / 3 /.

Заявляемое взаимное расположение роликов внешней и внутренней обойм в аналогах не обнаружено. Выполнение рабочих тел, обеспечивающих передачу поступательного движения от внешней обоймы к внутренней, в форме роликов также является неизвестным признаком, т.к. известная в аналоге шарообразная форма рабочих тел /3/ не эквивалентна заявляемой. Действительно, при шарообразной форме рабочих тел шарики разных обойм будут смещаться относительно друг друга в плоскости перпендикулярной оси подвижной штанги. В результате шарики одной обоймы окажутся в выемках между шариками другой обоймы, что приведет к проскальзыванию одной обоймы относительно другой при поступательном перемещении. При выполнении рабочих тел в форме роликов в контакт между роликами разных обойм осуществляется по линии, что исключает их проскальзывание друг относительно друга при поступательном перемещении.The claimed mutual arrangement of the rollers of the outer and inner clips in the analogues is not detected. The implementation of working bodies, ensuring the transfer of translational motion from the outer cage to the inner one, in the form of rollers, is also an unknown sign, since The spherical shape of working bodies known in the analogue / 3 / is not equivalent to the claimed one. Indeed, with the spherical shape of the working bodies, the balls of different clips will be displaced relative to each other in the plane perpendicular to the axis of the movable rod. As a result, the balls of one clip will be in the recesses between the balls of the other clip, which will cause one clip to slip relative to the other during translational movement. When performing working bodies in the form of rollers in contact between the rollers of different clips is carried out along the line, which prevents them from slipping relative to each other during translational movement.

Таким образом заявляемы шпатовый манипулятор отвечает критерию «существенные отличия».Thus declare the spar manipulator meets the criterion of "significant differences."

Сущность предполагаемого изобретения пояснена чертежами. Где на фиг. 1 изображен продольный разрез манипулятора; на фиг. 2 поперечный разрез А-А.The essence of the proposed invention is illustrated by drawings. Where in FIG. 1 shows a longitudinal section of the manipulator; in fig. 2 A-A cross section.

Манипулятор содержит проходку 1, образованную сферическими элементами, шаровую опору 2 с фиксатором 3. В шаровой опоре смонтирована труба 4. Через трубу 4 пропущена подвижная штанга 5, на одном конце которой установлен захват в 6, а на другом внутренняя обойма 7. Конец подвижной штанги 5 с внутренней обоймой 7 помещен в герметичный тонкостенный стакан 8, жестко закрепленный на фланце трубы 4. Между внутренней обоймой 7 и днищем стакана 8 на подвижной штанге 5 свободно установлена пружина 9. Внутренняя обойма 7 выполнена с проушинами 10, придающими ей крестообразную форму. В отверстия проушин 10 вмонтированы оси 11, перпендикулярные подвижной штанги 5, на которых установлены ролики 12, контактирующие с внутренней поверхностью боковых стенок герметичного тонкостенного стакана 8. Снаружи герметичного тонкостенного стакана 8 напротив обоймы 7 установлена внешняя обойма 13, к которой прикреплен управляющий штурвал 14. Внешняя обойма 13 выполнена кольцеобразной с проушинами 15 для фиксации осей 16 роликов 17. Ролики 17 сгруппированы попарно, причем пары расположены вдоль боковых стенок герметичного тонкостенного стакана 8. Линии контакта роликов 17 с поверхностью тонкостенного стакана 8 расположены по обе стороны относительно линий контакта роликов 12 с поверхностью стакана 8. Ролики 12 и 17 поджаты к боковой поверхности стакана.The manipulator contains a penetration 1 formed by spherical elements, a ball bearing 2 with a latch 3. A pipe 4 is mounted in a ball bearing. A movable rod 5 is passed through pipe 4, at one end of which a gripper is mounted at 6, and at the other end there is an end 7. Movable rod end 5 with the inner race 7 is placed in an airtight thin-walled glass 8 rigidly fixed on the flange of the pipe 4. Between the inner race 7 and the bottom of the tumbler 8 a spring 9 is freely mounted on the movable rod 5. The inner race 7 is made with eyelets 10 that give it restoobraznuyu form. In the holes of the lugs 10 mounted axis 11, perpendicular to the movable rod 5, on which the rollers 12 are installed, in contact with the inner surface of the side walls of the sealed thin-walled glass 8. Outside the sealed thin-walled glass 8 opposite the yoke 7 is installed an external yoke 13, to which the control wheel 14 is attached. The outer yoke 13 is ring-shaped with lugs 15 for fixing the axes 16 of the rollers 17. The rollers 17 are grouped in pairs, with the pairs located along the side walls of the sealed thin-walled glass a 8. The lines of contact of the rollers 17 with the surface of a thin-walled glass 8 are located on both sides relative to the lines of contact of the rollers 12 with the surface of the glass 8. The rollers 12 and 17 are pressed against the side surface of the glass.

Шпатовый манипулятор работает следующим образом.The spar manipulator works as follows.

Захват 6 получает качательное движение от управляющего штурвала 14 через подвижную штангу 5, качающуюся вместе с трубой 4. Труба 4 совершает движения вместе с шаровой опорой, которая поворачивается в вертикальных плоскостях. Вращательные движения захвата 6 создаются вращением управляющего штурвала 14 вокруг своей оси. При повороте управляющего штурвала 14 он вращает герметичный тонкостенный стакан 8, внутреннюю обойму 7, подвижную штангу 5, трубу 4 и шаровую опору 2 в горизонтальной плоскости.The gripper 6 receives a swinging movement from the steering wheel 14 through the movable rod 5, swinging along with the pipe 4. The pipe 4 makes movements with the ball bearing, which rotates in vertical planes. Rotational movements of the gripper 6 are created by rotating the steering wheel 14 around its axis. When turning the steering wheel 14, it rotates a sealed thin-walled glass 8, the inner holder 7, the movable rod 5, the pipe 4 and the ball bearing 2 in the horizontal plane.

Для придания захвату 6 поступательного движения управляющим штурвалом 14 перемещают внешнюю обойму 13 вдоль боковых стенок герметичного тонкостенного стакана 8. Благодаря поджатию роликов 12 и 17 к тонкостенному стакану 8, боковые стенки которого, образуя волну, огибающую эти ролики, фиксируют внешнюю обойму 13 относительно внутренней обоймы 7. При продольном перемещении внешней обоймы 13 ролики 17 через боковые стенки тонкостенного стакана 8 давят на ролики 12, которые проворачиваясь относительно своих осей 11, двигаются вместе с роликами 17. Ролики 12 перемещают внутреннюю обойму 7 вместе с подвижной штангой 5 и захватом 6. Перемещая внешнюю обойму 13 в сторону шаровой опоры 2, сжимают пружину 9. Движение подвижной штанги 5 в обратном направлении совершается под действием сил упругости пружины 9, после снятия усилий с управляющего штурвала 14.To give the grip 6 a translational motion, the steering wheel 14 moves the outer ring 13 along the side walls of the sealed thin-walled glass 8. Due to the preload of the rollers 12 and 17 to the thin-walled glass 8, the side walls of which, forming a wave enveloping these rollers, fix the outer ring 13 relative to the inner ring 7. When the outer cage 13 is longitudinally moved, the rollers 17, through the side walls of the thin-walled glass 8, are pressed against the rollers 12, which, turning about their axes 11, move together with the rollers 17. Roles and 12 move the inner race 7 together with the movable rod 5 and the grip 6. Moving the outer race 13 to the side of the ball support 2, compress the spring 9. The movement of the movable rod 5 in the opposite direction is performed under the action of the elastic forces of the spring 9, after removing the forces from the steering wheel 14.

Тонкостенный стакан 8 при всех видах движения герметизирует выход подвижной штанги 5 из трубы 4.Thin-walled glass 8 with all types of movement seals the output of the movable rod 5 from the pipe 4.

Предлагаемый манипулятор по сравнению с прототипом обеспечивает расширение зоны обслуживания, благодаря увеличению хода подвижной штанги. В заявляемом решении величина хода подвижной штанги определяется длиной тонкостенного стакана, а в прототипе она ограничена размерами ведомого плеча курка, увеличение которых практически невозможно.The proposed manipulator in comparison with the prototype provides an extension of the service area, due to the increase in the motion of the movable rod. In the inventive solution, the stroke of the movable rod is determined by the length of the thin-walled glass, and in the prototype it is limited by the size of the driven shoulder of the trigger, the increase of which is almost impossible.

Claims

Шпаговый манипулятор, содержащий размещенную в проходке шаровую опору, трубу, смонтированную в шаровой опоре, размещенную в трубе подвижную штангу, захват, установленный на одном конце подвижной штанги, и механизм привода, смонтированный с противоположной стороны штанги, отличающийся тем, что механизм привода содержит герметичный тонкостенный стакан, жестко закрепленный на фланце упомянутой трубы, внутреннюю обойму, размещенную в стакане и закрепленную на конце подвижной штанги, и установленную снаружи упомянутого стакана внешнюю обойму с прикрепленным к ней управляющим штурвалом, при этом упомянутые обоймы снабжены роликами, оси которых перпендикулярны оси подвижной штанги, сгруппированными с возможностью размещения линий контакта с поверхностью тонкостенного стакана роликов одной обоймы между линиями контакта роликов другой обоймы, причем ролики поджаты к тонкостенному стакану с образованием на стенке волны, огибающей упомянутые ролики, а на подвижном штоке между внутренней обоймой и днищем стакана свободно установлена пружина.A steep manipulator containing a ball bearing placed in a penetration, a pipe mounted in a ball bearing, a movable rod placed in a pipe, a gripper mounted on one end of the movable rod, and a drive mechanism mounted on the opposite side of the rod, characterized in that the drive mechanism contains a sealed a thin-walled glass rigidly fixed on the flange of the above-mentioned pipe, an inner ring placed in the glass and fixed on the end of the movable rod, and an outer outer jacket installed outside the said glass with the control steering wheel attached to it, while the said clips are provided with rollers, the axes of which are perpendicular to the axis of the movable rod, grouped with the possibility of placing lines of contact with the surface of a thin-walled glass of rollers of one holder between the lines of contact of the rollers of the other holder, and the rollers are pressed to the thin-walled glass to form on the wall of the wave, the envelope of the above-mentioned rollers, and on the movable rod between the inner race and the bottom of the glass a spring is freely installed.