манипулятор
Классы МПК: | B25J1/02 шарнирные или гибкие |
Автор(ы): | Голубев П.И. |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-08-27 публикация патента:
27.02.2002 |
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в конструкции манипуляторов, где требуется вращение деталей по сложным сферическим траекториям. Манипулятор выполнен из двух шарнирно закрепленных звеньев. Первое звено выполнено в виде разъемного основания, снабжено внутренним сферическим ложементом и круговой направляющей. А второе звено выполнено в виде размещенной в той же круговой направляющей каретки, на которой смонтированы приводы, представляющие собой привод поворота и привод качания, и схват. Схват связан с приводом поворота передачей и выполнен с возможностью смещения вдоль своей оси вращения, проходящей через центр сферического ложемента. Схват может быть выполнен вакуумным, магнитным или механическим, при этом механический схват может быть выполнен в виде трубки из эластичного или упругого материала. Изобретение позволит обеспечить возможность подвода различных точек на наружной поверхности детали к технологическому инструменту. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8
Формула изобретения
1. Манипулятор, содержащий основание, два привода, каретку и схват, отличающийся тем, что он выполнен из двух шарнирно закрепленных звеньев, при этом первое звено выполнено в виде разъемного основания, снабжено внутренним сферическим ложементом и круговой направляющей, а второе звено выполнено в виде размещенной в той же круговой направляющей каретки, на которой смонтированы приводы, представляющие собой привод поворота и привод качания, и схват, связанный с приводом поворота передачей и выполненный с возможностью смещения вдоль своей оси вращения, проходящей через центр сферического ложемента. 2. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что схват выполнен вакуумным. 3. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что схват выполнен магнитным. 4. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что схват выполнен механическим. 5. Манипулятор по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что схват выполнен в виде трубки из эластичного или упругого материала.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в конструкциях манипуляторов, где требуется вращение деталей по сложным сферическим траекториям, например, для контроля толщины деталей ультразвуковым датчиком или сварки, резки, поверхностной закалки и т.п. Известен манипулятор-платформа по а. с. 1821354, кл. B 25 J 9/08, 15.05.95, опуб. в БИ 29 от 20.10.97, содержащий сферический электромеханизм с дуговыми электродвигателями и платформой, смонтированной с возможностью вращения. Недостатком известного манипулятора-платформы является то, что он обеспечивает вращение вокруг нескольких осей, проходящих через центр сферы только для деталей, выполненных в форме полусферы. Детали, выполненные в виде полной сферы, он может вращать только вокруг одной оси, перпендикулярной к поверхности платформы. Известный микроманипулятор, по а. с. 933449, кл. B 25 J 7/00, от 10.06.80, опубл. БИ 21, 07.06.82, содержит неподвижное основание и два привода, первый из которых включает каретку, а второй - держатель, при этом каретка установлена на неподвижном основании. Недостатком данного микроманипулятора является его сложная конструкция. Так, для вращения детали в виде сферы в нем используются четыре привода, каждый из которых включает каретку. Кроме того, два привода снабжены держателями. Один из держателей смонтирован на кронштейне. Эти же два привода соединены пантографом, ось шарнира которого закреплена на основании. Такое выполнение микроманипулятора оправдано при использовании его для вращения сфер небольшого диаметра, например микросфер диаметром меньше 1 мм. В случае вращения сфер, диаметр которых, например, на два порядка больше, такое выполнение микроманипулятора нецелесообразно. Для осуществления вращения таких сфер без ухода центра необходимо использование высокоточных движителей. Применение пьезокерамических движителей для вращения сфер с большим диаметром невозможно. Задачей, решаемой данным изобретением, является упрощение конструкции. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в совмещении центра сферы детали, устанавливаемой на манипуляторе, с центром вращения приводной кинематической пары путем выполнения в одном из ее звеньев ложемента для детали. Этим обеспечена возможность подвода различных точек на наружной поверхности детали к технологическому инструменту, например к ультразвуковому датчику, сварочной головке, плазменному резаку или лазерной установке, применяемому совместно с манипулятором, путем чередования попеременно дискретного поворота (качания) детали на заданный угол вокруг горизонтальной оси с дискретным поворотом (вращением) ее вокруг других осей. Использование данного изобретения обеспечивает вращение как полной сферической детали, так и не полной, например, выполненной в виде полого сферического сегмента, вокруг нескольких осей, проходящих через центр сферы. Для того чтобы установить деталь, выполненную в виде полого сферического сегмента, на предложенном манипуляторе, она должна быть предварительно закреплена на оправке, дополняющей недостающую часть полной сферы. Закрепление детали на такой оправке может быть выполнено различными способами, например винтами или путем создания разрежения внутри их общей полости. Указанный выше технический результат достигается тем, что манипулятор, содержащий основание, два привода, каретку и схват, выполнен из двух шарнирно закрепленных звеньев, при этом первое звено выполнено в виде разъемного основания, снабжено внутренним сферическим ложементом и круговой направляющей, а второе звено выполнено в виде размещенной в той же круговой направляющей каретки, на которой смонтированы приводы, представляющие собой привод поворота и привод качания, и схват, связанный с приводом поворота передачей и выполненный с возможностью смещения вдоль своей оси вращения, проходящей через центр сферического ложемента. Исполнение схвата может быть различным, например вакуумным, магнитным или механическим. Механический схват может быть выполнен, например, в виде трубки из эластичного или упругого материала. Выполнение первого звена в виде разъемного основания, снабженного внутренним сферическим ложементом, позволило исключить возможность смещения центра вращения сферической детали при ее повороте и качании. При этом обеспечено вращение сферической детали более простыми средствами. Для этого манипулятор выполнен в виде двух шарнирно закрепленных звеньев, обеспечивающих возможность смещения второго звена относительно первого. При этом второе звено выполнено в виде каретки, размещенной в круговой направляющей, которой снабжено первое звено. Выполнение круговой направляющей, у которой центр ее радиуса совпадает с центром сферического ложемента, позволило осуществлять покачивание каретки вокруг горизонтальной оси. Для смещения каретки на ней установлен привод качания. Выполнение схвата с возможностью смещения вдоль своей оси вращения, проходящей через центр сферической полости неподвижного основания, позволило обеспечить надежный захват сферической детали и принудительное покачивание ее вокруг горизонтальной оси. Установка привода поворота на каретке и выполнение передачи, связывающей его с схватом, обеспечило возможность принудительного поворота сферической детали вокруг оси вращения схвата. Выполнение схвата вакуумным позволяет осуществить захват деталей, изготовленных из магнитных и немагнитных материалов. Выполнение схвата магнитным позволяет осуществить захват деталей, изготовленных только из магнитных материалов. Выполнение схвата механическим позволяет осуществить захват деталей из любого материала. Выполнение в механическом схвате удерживающего элемента в виде трубки из эластичного или упругого материалов позволяет осуществить захват сферической детали, например, за его выступающий цилиндрический или конический элемент, если таковой имеется. На фиг. 1 показан манипулятор, общий вид; на фиг.2 - вид А (вид слева); на фиг.3 - разрез Б-Б; на фиг.4 - вид В (вид справа); на фиг.5 - разрез Г-Г; на фиг.6 - вид Д (вид сверху); на фиг.7 - магнитный схват (вариант исполнения); на фиг.8 - механический схват (вариант исполнения). Манипулятор (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5 и 6) содержит два шарнирно соединенных звена. Первое звено представляет собой основание манипулятора, выполненное из корпуса 1 и колпака 2. Основание выполнено разъемным и снабжено внутренним сферическим ложементом, представляющим собой замкнутую сферическую полость. Колпак 2 снабжен круговой направляющей 3 (в дальнейшем направляющая). Направляющая 3 состоит из двух полуколец, которые жестко соединены с колпаком 2. Второе звено выполнено в виде размещенной в направляющей 3 каретки 4. Между направляющей 3 и кареткой 4 установлены в сепараторе 5 шарики 6 (тела качения). Направляющая 3 может быть выполнена и в другом варианте, например в виде направляющей с трением скольжения. С колпаком 2 и кареткой 4 связаны зубчатыми передачами привод качания 7 и привод поворота 8 (в дальнейшем приводы). Привод 7 закреплен на кaретке 4, а его приводная шестерня входит в зацепление с зубчатым колесом 9 (зубчатым сегментом), выполненным заодно с одним из полуколец направляющей 3. Закрепление привода 7 может быть выполнено и в другом варианте, например, он может быть закреплен на колпаке 2, а его приводная шестерня может находиться в зацеплении с зубчатым сегментом, жестко соединенным с кареткой 4 (не показано). Привод 8, закрепленный на каретке 4, связан приводной шестерней с зубчатым колесом 10. Зубчатое колесо 10 установлено в отверстии, выполненном в каретке 4. В зубчатом колесе 10 выполнена кольцевая канавка, а в каретке 4 закреплен штифт 11 (один или два), сопряженный с кольцевой канавкой. Штифт 11 позволяет зубчатому колесу 10 вращаться, но при этом он удерживает его от осевого смещения (см. фиг.8). Связи приводов 7 и 8 в виде зубчатых передач не являются обязательными и могут быть другими. Приводы 7 и 8 могут быть связаны с колпаком 2 и кареткой 4, например, с помощью гибкой связи с жесткими звеньями или фрикционной передачей. Каретка 4 снабжена схватом 12 (см. фиг.1). Схват 12 смонтирован в зубчатом колесе 10 и закреплен штифтом 13 (одним или двумя) от поворота относительно последнего. Штифт 13 закреплен в зубчатом колесе 10. В схвате 12 выполнена лыска, сопряженная со штифтом 13. Лыска позволяет схвату 12 смещаться вдоль оси вращения на требуемое расстояние. Максимальный угол качания


Класс B25J1/02 шарнирные или гибкие
исполнительный орган робота - патент 2250818 (27.04.2005) | ![]() |
прямолинейно-направляющий точный механизм манипулятора - патент 2133188 (20.07.1999) | |
исполнительный орган манипулятора - патент 2119423 (27.09.1998) | |
манипулятор - патент 2028927 (20.02.1995) | |
манипулятор лесозаготовительной машины - патент 2009879 (30.03.1994) | |
устройство для перемещения и ориентации деталей - патент 2008196 (28.02.1994) | |
исполнительный орган манипулятора - патент 2008195 (28.02.1994) |