SU334777A1 - Manipulator - Google Patents

Description

Известны манипул торы, выполненные в виде руки с захватом, установленной на основании и снабженной механизмами С1 Щз1кани  и размыкани  захвата, поворота и качани  руки, телескопического удлинени  руки и ориентации захвата относительно руки, работающими от след щих приводов с контролем положени  от датчиков обратной св зи.Known manipulators are made in the form of a hand with a gripper mounted on the base and equipped with mechanisms C1 and 3, opening and swinging the arm, telescoping hand lengthening and orientation of the gripper relative to the arm, working from the following drives with position control from feedback sensors .

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей манипул тора .The purpose of the invention is to expand the technological capabilities of the manipulator.

Предложенный манипул тор отличаетс  от известных тем, что его захват может вращатьс  относительно трех взаимно перпендикул рных осей координат при независимости движений И возможности полного выбора люфтов , поскольку механизм ориентации захвата состоит из конического дифференциала , механизма разделени  движений и расположенного между ними цилиндрического дифференциала, причем сателлит конического дифференциала жестко св зан с захватом, а его солнечные шестерни пос редством передач св заны с сателлитами цилиндрического дифференциала, соединенного с механизмом разделени  движений,The proposed manipulator differs from the known ones in that its grip can rotate relative to three mutually perpendicular coordinate axes with the independence of movements AND the possibility of a full choice of backlash, since the grip orientation mechanism consists of a conical differential, a mechanism of separation of motions and a cylindrical differential located between them, and the satellite of a conical differential is rigidly connected with a grip, and its sun gears are connected with the satellites of the cylindrical differential gear by means of gears potential coupled to a motion separation mechanism

состо щим из двух пар дифференциалов, каждый из которых имеет два ведущих и одно ведомое звено, причем ведомые звень  первой пары посредством передач св заны с солнечными шестерн ми цилиндрического дифференциала, первые ведутдие звень  первой пары дифференциалов при помощи передач св заны с приводным валом, соедин ющим один consisting of two pairs of differentials, each of which has two leading and one driven link, the driven links of the first pair being connected by gears with the sun gears of a cylindrical differential, the first leading links of the first pair of differentials are connected by means of gears to the drive shaft, connected to one

0 из след щих приводов ориентации захвата с корпусом конического дифференциала , а вторые ведущие звень  первой пары дифференциалов жестко св заны с ведомыми звень ми второй пары0 of the following gripping orientation drives with the body of a conical differential, and the second leading links of the first pair of differentials are rigidly connected with the driven links of the second pair

5 дифференциалов,Ведущие звень  кото рых посредством передач попарно св заны между собой и с двум  другими след щими приводамиориентации захва . та.The 5 differentials, the leading links of which, through gears, are pairwise connected to each other and to two other followers, the gripper's orientation and orientation. that

0 На фиг. 1 изображен предложенный манипул тор, общий вид; на фкг.2 - кинематическа  схема механизма ориентации захвата.0 FIG. 1 shows the proposed manipulator, general view; On fkg.2 - kinematic scheme of the mechanism of orientation of capture.

Манипул тор (см.фиг.1) состоитThe manipulator (see Fig. 1) consists

5. из основани  1 и подвижной относительно основани  руки 2. В основании расположен механизм 3 поворота и качани  руки. Рука снабжена механизмом 4 телескопического удлинени 5. from the base 1 and the arm moving relative to the base 2. At the base is the mechanism 3 of turning and swinging the arm. The arm is equipped with a telescopic extension mechanism 4.

приводитс  в действие механизмом 6 смыкани  и размыкани  захвата.Зах ват 5 ориентируетс  относительно руки с помощью механизма 7 ориентации захвата. Все упом нутые механизмы работают от след щих приводов 8 с ко.нтролем положени  от датчиков 9 обратной св зи. Манипул тор имеет шест степеней свободы: вращение руки относительно вертикальной оси 10, качание руки относительно горизонтальной оси 11, телескопическое удлинение руки; вращение захвата относительно оси 12; качание захвата относительно оси 13, вращение захвата относительно оси 14, Перемещение по каждой из этих степеней свободы осуществл етс  с помощью приводов 8, При этом первые три степени вывод т захватВ любую заданную точку рабочей Зоны, а три последние ориентируют захват заданным образом в выбранной точке рабочей зоны. Механизм 7 ориентации захвата ориентирует захват 5 относительно трех взаимно перпендикул рных осей 12-14 (см.фиг.2) и состоит из конического дифференциала 15, механизма разделени  движени  А и расположенного между ними цилиндрического дифференциала 16.is driven by the locking and unlocking mechanism 6. The 3x wat 5 is oriented relative to the arm by the locking orientation mechanism 7. All the mentioned mechanisms operate from the following drives 8 with co-control of the position from the feedback sensors 9. The manipulator has a pole of degrees of freedom: rotation of the arm relative to the vertical axis 10, swinging the arm relative to the horizontal axis 11, telescopic lengthening of the arm; rotation of the grip about the axis 12; swing of the grip relative to axis 13, rotation of the grip relative to axis 14, Movement along each of these degrees of freedom is carried out by means of drives 8, the first three degrees outputting the grip To any given point of the working Zone, and the last three orient the grip as specified in the selected point working area. The grip orientation mechanism 7 orients the grip 5 with respect to three mutually perpendicular axes 12-14 (see Fig. 2) and consists of a conical differential 15, a mechanism for separating movement A and a cylindrical differential 16 located between them.

Механизм разделени  движени  А состоит из двух пар дифференциалов, первой пары дифференциалов 17 и 18 и второй пары - 19 и 20. Каждый из дифференциалов имеет два ведущих и одно ведомое звено. Привод ной вал 21 св зывает след щий привод 22 поворота захвата относительно оси 12 с корпусом 23 конического дифференциала . Вращение захвата относительно оси 14 осз.ществл етс  приводом 24 , а качание захвата относительно оси 13 приводом 25, Конический дифференциал 15 состоит из двух солнечных конических шестерен 26 и 27, водила 28 и сателлита 29, жестко св занного с захватом 5. Цилиндрический дифференциал 16 состоит из двух солнечных шестерен 30 и 31 и сателлитов 32 и 33. Водилом цилиндрического дифференциала  вл етс  корпус 23..The mechanism of separation of motion A consists of two pairs of differentials, the first pair of differentials 17 and 18 and the second pair - 19 and 20. Each of the differentials has two leading and one driven link. The drive shaft 21 connects the follower drive 22 of the rotation of the grip about the axis 12 to the housing 23 of the conical differential. The rotation of the grip about the axis 14 is driven by the drive 24, and the swing of the grip about the axis 13 by the drive 25, Bevel differential 15 consists of two sun bevel gears 26 and 27, drove 28 and a satellite 29 rigidly connected with the grab 5. The cylindrical differential 16 consists of two sun gears 30 and 31 and satellites 32 and 33. The carrier of the cylindrical differential is body 23 ..

Сателлиты 32 и 33 при помощи передач 34 и 35 св заны с солнечными шестернйми 26 ,и 27 конического дифференци ла . Ведомые звень  36 и 37 дифференциалов 17 и 18 при помощи передач 38 и 39 св заны с солнечными шестерн ми 30 и 31 цилиндрического дифференциала 16. Первые ведущие звень  40 и 41 первой пары дифференциалов 17 и 18 посредством передачи 42 (43) св заны между собой и с приводным валом 21, св занным при передачи 42 с корпусом 23. Ведомые звень  44 и.45 второй пары дифференциалов 19 и 20 жестко св зан со вторыми ведущими звень ми 46 и 47The satellites 32 and 33 are connected by gears 34 and 35 to the sun gears 26, and 27 to the conic differential. The driven members 36 and 37 of the differentials 17 and 18 are connected by gears 38 and 39 to the sun gears 30 and 31 of the cylindrical differential 16. The first leading links 40 and 41 of the first pair of differentials 17 and 18 are connected by gear 42 (43) and with the drive shaft 21 associated with the transfer 42 to the housing 23. The driven members 44 and 45 of the second pair of differentials 19 and 20 are rigidly connected with the second driving links 46 and 47

первой пары дифференциалов 17 и 18. Ведущие звень  48 и 49 второй пары дифференциалов 19 и 20 св заны при помощи передачи 50 между собой и с выходным валом 24 привода таким образом, что звень  48 и 49 при работе привода 24 получают вращени  в противоположных направлени х. Ведущие звень  51 и 52 второй пары дифференциалов 19 и 20 посредством передачиthe first pair of differentials 17 and 18. The leading links 48 and 49 of the second pair of differentials 19 and 20 are connected by transferring 50 to each other and to the output shaft 24 of the drive so that the links 48 and 49 during rotation of the drive 24 receive rotation in opposite directions . Leading links 51 and 52 of the second pair of differentials 19 and 20 through transmission

Q 53 св заны между собой и с выходным валом привода 25 таким образом, что при работе привода 25 звень  51 и 52 получают вращение в одном направлении .Q 53 are connected to each other and to the output shaft of the actuator 25 in such a way that when the actuator 25 is operated, the links 51 and 52 receive rotation in one direction.

- В кинематической схеме (см.фиг.2) механизма ориентации захвата имеютс  три замкнутые кинематические цепи,, охватывающих все элементы механизма, Имеющийс .в механизме упругий элемент , например вал-торсион 54, пере0 Дает момент предварительной закрутки по Т1эем кинематическим цеп м и тем самым осуществл ет выбор люфтов в этих цеп х:- In the kinematic scheme (see Fig. 2) of the gripping orientation mechanism, there are three closed kinematic chains covering all the elements of the mechanism. There is an elastic element in the mechanism, for example, a shaft-torsion 54, re0 Gives a preliminary twist on T1 by kinematic chains and thereby making a choice of backlash in these chains:

а) торсион 54 - передача 39,a) torsion 54 - gear 39,

5 св занна  с солнечной шестерней 31,- сателлит 33 - передача 35 - солнечна  шестерн  27 - сателлит 29 - солнечна  шестерн  26, св занна  с передачей 34, солнечна  шестерн 5 is associated with the sun gear 31, - satellite 33 - gear 35 - sun gear 27 - satellite 29 - sun gear 26, associated with gear 34, sun gear

Q 30 - передача 38 - ведомое звено 36 ведущее звено 40 - передача 42 - ведущее звено 41 - ведомое звено 37 торсион 54;Q 30 - transfer 38 - slave link 36 leading link 40 - transfer 42 - leading link 41 - slave link 37 torsion bar 54;

б) торсион 54 - передача 39 ведомое звено 36 - ведущее звено b) torsion bar 54 - transfer 39 slave link 36 - leading link

46 - ведомое звено 44 - ведущее звено 48 - передача 50 - ведущее звено 49 - ведомое звено 45 - ведущее звено 47 ведомое звено 37 - торсион 54;.46 - Slave Link 44 - Lead Link 48 - Transmission 50 - Lead Link 49 - Slave Link 45 - Lead Link 47 Slave Link 37 - Torsion 54 ;.

в) торсион 54 - передача 39 - c) torsion 54 - gear 39 -

ведомое звено 36 - ведущее звено 46 ведомое звено 44 - ведущее звено 51 передача 53 - ведущее звено 52 - ведомое звено 45 - ведущее звено 47 -Slave link 36 - Lead link 46 Slave link 44 - Lead link 51 Transmission 53 - Lead link 52 - Slave link 45 - Lead link 47 -

5 ведомое звено 37 - торсион 54.5 slave link 37 - torsion 54.

Таким образом происходит полный выбор люфтов во всех звень х меха- низМа ориентации захвата относительно трех взаимно перпендикул рныхThus, there is a complete choice of backlash in all links of the mechanism of capture orientation relative to three mutually perpendicular

0 осей координат (выб.Докового зазора зубчатых передач7 выбор люфтов в подшипниковых сателлитах, выбор люфтов- во всех шлоночных и шлицевых соединени х), Благодар  этому датчики 55-57 обратной св зи могут быть присоединены в лгобом удобном по конструктивным соображени м месте. При этом исключаетс  вли ние кинематических передач на точность повторени  показаний датчиков в автоматическом цикле работы. Механизм ориентации захвата относительно трех взаимно перпендикул рных осей координат может работать как от раздельно , так и от одновременно работающих0 axes of coordinates (selection of the Doc gear gap of gears; selection of backlash in bearing satellites; selection of backlashes in all slant and spline connections). Due to this, feedback sensors 55-57 can be connected in a convenient place for constructive reasons. This eliminates the effect of kinematic transmissions on the accuracy of repetition of sensor readings in an automatic work cycle. The capture orientation mechanism with respect to three mutually perpendicular coordinate axes can operate from both separately and simultaneously operating

тающие приводы должны находитьс  в заторможенном состо нии.Thawing drives must be in a braked state.

При работе привода 22 приводыWhen the drive 22 drives

24и 25 заторможены. Вращение от привода 22 через приводной вал 2124 and 25 are inhibited. Rotation from the drive 22 through the drive shaft 21

и передачу 43 передаетс  корпусу 23 конического дифференциала. Одновременно через передачу 42 вращение передаетс  ведущим звень м 4.0 и 41 дифференциалов 17 и 18. При этом звень  40 и 41 получают вращение в одном направлении, Ведовлые звень  36 и 37 также вращаютс  в одном направ.лении , но с удвоенной скоростью. Через передачи 38 и 39 вращение передаетс  солнечным шестерн м 30 и 31 цилиндрического дифференциала 16, пр этом шестерни 30 и 31 и корпус 23 конического дифференциала вращаютс  в одном направлении с одинаковой скоростью , т.е. цилиндрический дифферен циал 16 оказываетс  заблркированным и вращаетс  как одно целое. Поэтому захват 5 вращаетс  только относительно оси 12, а вращение OTHOCHTejjbHO осей 13 и 14 отсутствует.and the transmission 43 is transmitted to the housing 23 of the conical differential. At the same time, through the transfer 42, rotation is transmitted to the driving units 4.0 and 41 differentials 17 and 18. At the same time, the links 40 and 41 receive rotation in one direction, Slave links 36 and 37 also rotate in the same direction, but with double speed. Through gears 38 and 39, the rotation is transmitted to the sun gears 30 and 31 of the cylindrical differential 16; in addition, the gears 30 and 31 and the housing 23 of the conical differential rotate in the same direction at the same speed, i.e. the cylindrical differential 16 is blocked and rotates as one. Therefore, the gripper 5 rotates only about the axis 12, and the rotation of the OTHOCHTejjbHO axes 13 and 14 is absent.

При работе привода 25 приводы 22 и 24 заторможены. Вращение от приводWhen the drive 25 is operating, the drives 22 and 24 are inhibited. Rotation from drive

25передаетс  ведущему звену 51 дифференциала 19 и через передачу 53 - ведущему звену 52 дифференциала 20. При этом звень  51 и 52 получают вращени  в одинаковом направлении. Поскольку ведущие звень  48 и 49 заторможены , ведомые звень  44 и 45,25 is transmitted to the driving link 51 of the differential 19 and through the gear 53 to the driving link 52 of the differential 20. Here, the links 51 and 52 receive rotation in the same direction. Since the driving links 48 and 49 are inhibited, the driven links 44 and 45,

а также жестко св занные с ними ведущие звень  46 и 47 получают вреидени  в разных направлени х с одинаковой скоростью. Поскольку ведущие звень  40- и 41 дифференциалов 17 и 18 заторможены приводом 22, ведомые звень  36 к 37 получают вращени  в разньох направлени х с одинаковой скоростью. Через передачи 38 и 39 вращение передаетс  солнечным шестерн м 30 и 31, а через них - к сателлитам 32 и 33 цилиндрического дифференциала 16. Поскольку корпус 23 при помощи передачи 43 и вала 21 заторможен, сател литы 32 и 33 получают вращение в раз ных направлени х с одинаковой скоростью . Через передачи 34 и 35,вращение передаетс  солнечным шестерн мand the hard links 46 and 47, which are rigidly connected with them, receive time in different directions at the same speed. Since the drive links 40- and 41 differentials 17 and 18 are braked by the actuator 22, the followers 36 to 37 get rotated in different directions at the same speed. Through gears 38 and 39, the rotation is transmitted to the sun gears 30 and 31, and through them to the satellite 32 and 33 of the cylindrical differential 16. Since the housing 23 by means of the gear 43 and the shaft 21 is braked, the satellite 32 and 33 receive rotation in different directions x with the same speed. Through gears 34 and 35, rotation is transmitted by the sun gear.

26и 27 конического дифференциала 15 в одном направлении и с равными скорост ми. Таким образом исходный дифференциал оказываетс  заблокированным и вращаетс  как одно целое относительно оси 13. Вращение захвата 5 относительно оси 14 при этом отсутствует ввиду отсутстви  вргидени Сателлита 29.26 and 27 of the conical differential 15 in one direction and with equal speeds. Thus, the initial differential is blocked and rotates as a single whole with respect to axis 13. The rotation of the gripper 5 relative to the axis 14 is absent due to the absence of a satellite 29.

При работе привода 24 приводы 2Х и 25 заторможены. Вращение от привода 24 передаетс  ведущему звену 49 дифференциала 20 и через передачу 50 - водилу 28 дифференциала 19.When the drive 24 is operating, the 2X and 25 drives are braked. The rotation from the actuator 24 is transmitted to the driving link 49 of the differential 20 and through the transmission 50 to the carrier 28 of the differential 19.

При этом звень  48 и 49 получают вра щение в разных направлени х:, а ведомые звень  44 и 45 дифференциалов 19 и 20 получают вращение в одинако™ вом направлении с равной скоростью, 5 так же как и ведущие звень  46 и 47 дифференциалов 17 и IB, Поскольку звень  40 и 41 заторможены приводом 22, то ведомые звень  36 и 37 получают вращение также в одном направлеG НИИ с одинаковой скоростью. Через передачи 38 и 39 вращение передаетс  солнечным шестерн м 3D и 31, а через них - сателлитам 32 vi 33 цилиндрического дифференциала 16,, которыеAt the same time, the links 48 and 49 receive rotation in different directions: and the driven links 44 and 45 of the differentials 19 and 20 receive rotation in the same direction with equal speed, 5 as well as the leading links 46 and 47 of the differentials 17 and IB Since the links 40 and 41 are braked by the drive 22, the driven links 36 and 37 also receive rotation in the same direction with the same speed. Through gears 38 and 39, the rotation is transmitted to the sun gears 3D and 31, and through them to the satellite 32 vi 33 of the cylindrical differential 16, which

е также получают вращение в одном направлении с одинаковой скоростью. Через пере,дачи 34 и 35 вращение пе™ редаетс  солнечным шестерн м 26 иe also get rotating in the same direction at the same speed. Through the pen, cottages 34 and 35, the rotation of the ne ™ is transmitted by the sun gear 26 and

27исходного конического дифференциала 15. При этом солнечные шестерни27th initial bevel differential 15. With this sun gears

26 и 27 вршцаютс  в разных направлени х с одинаковой скоростью. Водило 26 and 27 rotate in different directions at the same speed. Drove

28исходного конического дифференциала остаетс  неподвижньФ1, а сателлит28 of the original bevel differential remains fixed, and the satellite

29вращаетс  вместе с захватом 529 revolves with gripper 5

5 относительно оси 14. Таким образом,5 relative to axis 14. Thus,

каждый из приводов 22, 25 и 24 управл ет только одним движен ем захвата В случае одновремекно - работы двух или всех приводов захват 5 получает суммарное движение относительно двух или трех осей координат.Each of the actuators 22, 25 and 24 controls only one gripping motion. In the case of one-time operation of two or all drives, gripper 5 receives a total motion relative to two or three coordinate axes.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Манипул тор, предназначенный дл  работы в автоматическом цикле, на основании которого устаноБлены подвижна  рука с . захватом, приводимым в действие механизмом смыкани  и размыкани , мехакизкы поворота и качани  руки, ее телескопического удлинени , ориентации захвата относительно руки и слех( щне приводы с контролем положени  от обратной св зи, о т л и ч а Ю Ц и Йс   тем, что,, с целью ра.сширени }, технологических зозможностей, механизм ориентации захвата выполнен.. в виде конического дифференциала,сое0 диненного с механизмом разделени  движений посредством цилиндрического дифферендис.па, причем сателлит конического дифференциала жестко св зан с захватом, а его солнечные ше стерни св заны с сателлитом ци.пиндри ческого дифференциала, соединенного с механизмом разделек.и  двидшний, состо щим из двух пар дифференциалов,, каждый из которых имеет два ведущихA manipulator intended for operation in an automatic cycle, on the basis of which a mobile arm is installed. a gripping mechanism operated by the locking and unlocking mechanism, turning and swinging the arm, telescoping its telescopic extension, gripping orientation relative to the arm and to the rear (the drives with position control from feedback, which is ,, for the purpose of expanding} technological possibilities, the mechanism of orientation of the grip is made .. in the form of a conical differential connected to the mechanism of separation of motions by means of a cylindrical differentandis.p, and the satellite of the conical differential is rigidly connected with Wat and its solar Chez stubble associated with the satellite tsi.pindri Cesky differential mechanism connected to razdelek.i dvidshny consisting of two differential pairs ,, each of which has two major 0 и одно ведомое звень , причем ведо ыe звень  первой пары дифференциалов св заны с со.лнечньми шест.ерк ми цилиндрического дифференциала, первые ведущие звень  первой пары диф-лом , соедин ющим один из след щих приводов ориентации захвата с корпусом конического дифференциала, а вторые ведущие звень  первой пары дифференциалов жестко св заны с ведомыми звень ми второй патзы дифференциалов , ведущие звень  которых попарно св заны между собой и с двум  другими след щими приводами ориентации захвата.0 and one slave link, with the links of the first pair of differentials associated with the cylindrical differential six-cylinder ems, the first leading links of the first pair of differential connecting one of the following gripping orientation drives to the body of the conical differential, and the second leading links of the first pair of differentials are rigidly connected with the driven members of the second differential patches, the leading links of which are pairwise connected with each other and with two other followers of the gripping orientation. /2 /J 5/ 2 / J 5 Риг. / 22 24,Rig. / 22 24, ФМ2. 2 Чг 9giji ,5 /1FM2. 2 Chg 9giji, 5/1