EA047142B1

EA047142B1 - MANUAL MANIPULATOR

Info

Publication number: EA047142B1
Application number: EA202392274
Authority: EA
Inventors: Евгений Александрович Долгих
Original assignee: Евгений Александрович Долгих
Filing date: 2023-09-11
Publication date: 2024-06-07

Description

Изобретение относится к манипуляторам, а именно к манипуляторам, ориентируемым в пространстве вручную, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для выполнения операций, связанных с изменением положения заготовки или изделия в пространстве, ориентируемых вручную.The invention relates to manipulators, namely to manipulators that are manually oriented in space, and can be used in various industries to perform operations related to changing the position of a workpiece or product in space, which are manually oriented.

Из существующего уровня техники известен манипулятор сборочный (патент RU 137227 U1, 10.02.2014, B25J 1/00), содержащий основание с установленной на нем вертикальной стойкой, в верхней части которой установлено зажимное устройство, причем зажимное устройство установлено на конце оси, проходящей через втулку, расположенную горизонтально в верхней части вертикальной стойки, и выполнено в виде закрепленной на оси стяжки, на нижнем конце которой неподвижно закреплен опорный кронштейн с поворотным столом с горизонтальной поверхностью, а на верхнем конце шарнирно закреплен прижимной рычаг, причем поворотный стол установлен на конце опорного кронштейна с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси, а на конце прижимного рычага соосно с осью вращения поворотного стола шарнирно закреплена проушина, при этом прижимной рычаг и опорный кронштейн связаны между собой силовым цилиндром со штоком, обеспечивающим перемещение прижимного рычага относительно опорного кронштейна.From the existing level of technology, an assembly manipulator is known (patent RU 137227 U1, 02/10/2014, B25J 1/00), containing a base with a vertical stand mounted on it, in the upper part of which a clamping device is installed, and the clamping device is installed at the end of an axis passing through a bushing located horizontally in the upper part of the vertical post, and made in the form of a coupler fixed to the axis, at the lower end of which a support bracket with a turntable with a horizontal surface is fixedly fixed, and at the upper end a clamping lever is hinged, and the turntable is installed at the end of the support bracket with the possibility of rotation around its vertical axis, and at the end of the clamping lever, coaxially with the axis of rotation of the turntable, an eye is hinged, while the clamping lever and the support bracket are interconnected by a power cylinder with a rod that ensures movement of the clamping lever relative to the support bracket.

Из уровня техники также известен манипулятор (патент RU 61623 U1, 10.03.2007, B25J1/02), содержащий опорную неподвижную колонну, поворотную стрелу, перемещающуюся вдоль стрелы подвижную каретку, соединяющий каретку и захват заготовки (изделия) привод вертикального перемещения, захват заготовки (изделия), рукоятки управления и перемещения захвата, причем, в качестве привода вертикального перемещения применен пневматический мускул.A manipulator is also known from the prior art (patent RU 61623 U1, 03/10/2007, B25J1/02), containing a fixed support column, a rotating boom, a movable carriage moving along the boom, connecting the carriage and the workpiece (product) gripper, a vertical movement drive, a workpiece gripper ( product), control handles and grip movement, and a pneumatic muscle is used as a drive for vertical movement.

Наиболее близким техническим решением является манипулятор (патент RU 118578 U1, 27.07.2012, B25J1/00), содержащий опорную неподвижную колонну, поворотную стрелу, захват заготовки или изделия, привод вертикального перемещения в виде пневматического мускула, рукоятки, на которых расположены рычажные пневматические распределители, предназначенные для управления захватом и приводом перемещения захвата, причем, поворотная стрела выполнена составной с возможностью перемещения заготовки в переделах сектора с углом около 360° и радиусом, равным вылету стрелы.The closest technical solution is a manipulator (patent RU 118578 U1, 07/27/2012, B25J1/00), containing a fixed support column, a rotating boom, a workpiece or product grip, a vertical movement drive in the form of a pneumatic muscle, handles on which lever pneumatic distributors are located , designed to control the gripper and the drive for moving the gripper, moreover, the rotary boom is made composite with the ability to move the workpiece within a sector with an angle of about 360° and a radius equal to the boom radius.

Основными недостатками вышеописанных технических решений являются большие габариты приводных устройств манипуляторов, а также возникновение значительных амплитуд колебаний при работе вследствие нелинейной зависимости усилия привода от перемещения изделия или заготовки в пространстве.The main disadvantages of the above-described technical solutions are the large dimensions of the drive devices of the manipulators, as well as the occurrence of significant vibration amplitudes during operation due to the nonlinear dependence of the drive force on the movement of the product or workpiece in space.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение возможности реализации более компактного размещения привода в манипуляторе и более плавного хода рабочего органа по сравнению с известными аналогами, снижение уязвимости привода от внешних механических нагрузок случайного характера.The technical result of the claimed invention is to provide the possibility of implementing a more compact placement of the drive in the manipulator and a smoother running of the working element compared to known analogues, reducing the vulnerability of the drive from external mechanical loads of a random nature.

Указанный технический результат достигается за счет того, что манипулятор содержит несущую конструкцию, манипуляционную систему, привод, гибкий или жесткий тяговый орган, устройство управления и рабочий орган. Причем привод манипулятора выполнен в виде пневмопривода с объемным пневмодвигателем, выполненным в виде пневмоцилиндра сильфонного типа.The specified technical result is achieved due to the fact that the manipulator contains a supporting structure, a manipulation system, a drive, a flexible or rigid traction element, a control device and a working element. Moreover, the manipulator drive is made in the form of a pneumatic drive with a volumetric air motor made in the form of a bellows-type pneumatic cylinder.

В частности, рабочее звено (сильфон) пневмоцилиндра сильфонного типа может быть выполнено в виде пневмоподушки или пневморессоры цилиндрического типа.In particular, the working link (bellows) of a bellows-type pneumatic cylinder can be made in the form of an air cushion or a cylindrical-type air spring.

При этом несущая конструкция может содержать несущую колонну, на которой может быть закреплена балка с основанием для крепления манипуляционной системы.In this case, the supporting structure may contain a supporting column on which a beam with a base for attaching the handling system can be attached.

Кроме этого, манипуляционная система может содержать несущую вертикальную Г-образную стойку, в верхней части которой расположены длинный и короткий выступы, а в нижней части - сквозь упомянутую стойку с опорой вращения закреплена стрела (одиночная или двойная для пантографной системы) таким образом, что приводная (короткая) часть стрелы расположена под длинным выступом стойки, а рабочая (длинная) часть стрелы - под коротким выступом стойки.In addition, the handling system may contain a load-bearing vertical L-shaped post, in the upper part of which there are long and short protrusions, and in the lower part, through the said post with a rotation support, a boom (single or double for a pantograph system) is fixed in such a way that the drive The (short) part of the boom is located under the long protrusion of the post, and the working (long) part of the boom is located under the short protrusion of the post.

Причем, между приводной (короткой) частью стрелы и длинным выступом стойки может быть шарнирно установлен упомянутый пневмоцилиндр сильфонного типа, а между рабочей (длинной) частью стрелы и коротким выступом стойки может быть шарнирно закреплен амортизатор.Moreover, between the driving (short) part of the boom and the long protrusion of the strut, the mentioned bellows-type pneumatic cylinder can be pivotally mounted, and between the working (long) part of the boom and the short protrusion of the strut, a shock absorber can be hingedly mounted.

При этом на конце рабочей (длинной) части стрелы могут быть последовательно закреплены упомянутые гибкий или жесткий (для пантографной системы) тяговый орган, устройство управления и рабочий орган.In this case, at the end of the working (long) part of the boom, the mentioned flexible or rigid (for a pantograph system) traction element, a control device and a working element can be sequentially fixed.

Кроме этого, основание для крепления манипуляционной системы может быть выполнено с опорноповоротным устройством манипуляционной системы.In addition, the base for attaching the manipulation system can be made with a rotary support device for the manipulation system.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлен частный случай исполнения заявляемого манипулятора:The essence of the invention is illustrated by drawings, which show a special case of the proposed manipulator:

на фиг. 1 представлен общий вид манипулятора;in fig. 1 shows a general view of the manipulator;

на фиг. 2 - общий вид манипуляционной системы и привода манипулятора в сборе с объемным пневмодвигателем в сжатом состоянии;in fig. 2 - general view of the manipulation system and the drive of the manipulator assembled with a volumetric air motor in a compressed state;

на фиг. 3 - общий вид манипуляционной системы и привода манипулятора в сборе с объемным пневмодвигателем в растянутом состоянии,in fig. 3 - general view of the manipulation system and the drive of the manipulator assembled with a volumetric air motor in an extended state,

- 1 047142 где:- 1 047142 where:

- несущая конструкция;- Basic structure;

- манипуляционная система;- manipulation system;

- привод манипулятора;- manipulator drive;

- гибкий тяговый орган;- flexible traction organ;

- устройство управления манипулятором;- manipulator control device;

- рабочий орган манипулятора;- working body of the manipulator;

- пневмоцилиндр сильфонного типа;- bellows-type pneumatic cylinder;

- несущая колонна несущей конструкции;- load-bearing column of the load-bearing structure;

- балка несущей конструкции;- beam of the supporting structure;

- основание для крепления манипуляционной системы;- base for attaching the manipulation system;

- несущая вертикальная Г-образная стойка манипуляционной системы;- load-bearing vertical L-shaped rack of the handling system;

- длинный выступ стойки манипуляционной системы;- long protrusion of the handling system stand;

- короткий выступ стойки манипуляционной системы;- short protrusion of the handling system stand;

- опора вращения стрелы манипулятора;- rotation support for the manipulator boom;

- стрела манипулятора;- manipulator boom;

- приводная (короткая) часть стрелы манипулятора;- driving (short) part of the manipulator boom;

- рабочая (длинная) часть стрелы манипулятора;- working (long) part of the manipulator boom;

- амортизатор.- shock absorber.

Частный случай реализации манипулятора может быть выполнен следующим образом: манипулятор содержит несущую конструкцию 1, манипуляционную систему 2, привод 3, гибкий тяговый орган 4, устройство управления 5 и рабочий орган 6.A special case of implementing a manipulator can be implemented as follows: the manipulator contains a supporting structure 1, a manipulation system 2, a drive 3, a flexible traction element 4, a control device 5 and a working element 6.

Причем привод 3 манипулятора выполнен в виде по меньшей мере одного пневмопривода по меньшей мере с одним объемным пневмодвигателем, выполненным в виде пневмоцилиндра 7 сильфонного типа.Moreover, the drive 3 of the manipulator is made in the form of at least one pneumatic drive with at least one volumetric air motor, made in the form of a bellows-type pneumatic cylinder 7.

Рабочее звено (сильфон) пневмоцилиндра сильфонного типа может быть выполнено в виде пневмоподушки или пневморессоры цилиндрического типа.The working link (bellows) of a bellows-type pneumatic cylinder can be made in the form of an air cushion or a cylindrical type air spring.

При этом несущая конструкция 1 может содержать несущую колонну 8, на которой может быть закреплена балка 9 с основанием 10 для крепления манипуляционной системы 2.In this case, the supporting structure 1 may contain a supporting column 8, on which a beam 9 with a base 10 for attaching the handling system 2 can be attached.

Кроме этого, манипуляционная система 2 может содержать несущую вертикальную Г-образную стойку 11, в верхней части которой расположены длинный 12 и короткий 13 выступы, а в нижней части сквозь упомянутую стойку 11 с опорой вращения 14 закреплена стрела 15, таким образом, что приводная (короткая) часть 16 стрелы 15 расположена под длинным выступом 12 стойки 11, а рабочая (длинная) часть 17 стрелы 15 - под коротким выступом 13 стойки 11.In addition, the handling system 2 may contain a load-bearing vertical L-shaped post 11, in the upper part of which there are long 12 and short 13 protrusions, and in the lower part, through the mentioned post 11 with a rotation support 14, a boom 15 is fixed, so that the drive ( the short) part 16 of the boom 15 is located under the long protrusion 12 of the post 11, and the working (long) part 17 of the boom 15 is located under the short protrusion 13 of the post 11.

Причем, между приводной (короткой) частью 16 стрелы 15 и длинным выступом 12 стойки 11 может быть шарнирно установлен упомянутый пневмоцилиндр 7 сильфонного типа, а между рабочей (длинной) частью 17 стрелы 15 и коротким выступом 13 стойки 11 может быть шарнирно закреплен амортизатор 18.Moreover, between the driving (short) part 16 of the boom 15 and the long protrusion 12 of the rack 11, the mentioned bellows-type pneumatic cylinder 7 can be pivotally mounted, and between the working (long) part 17 of the boom 15 and the short protrusion 13 of the rack 11, a shock absorber 18 can be hingedly mounted.

При этом на конце рабочей (длинной) части 17 стрелы 15 могут быть последовательно закреплены упомянутые гибкий тяговый орган 4, устройство управления 5 и рабочий орган 6.In this case, at the end of the working (long) part 17 of the boom 15, the mentioned flexible traction element 4, the control device 5 and the working element 6 can be sequentially fixed.

Кроме этого, основание 10 для крепления манипуляционной системы 2 может быть выполнено с опорно-поворотным устройством манипуляционной системы 2.In addition, the base 10 for attaching the manipulation system 2 can be made with a rotating support device for the manipulation system 2.

Манипулятор работает следующим образом: вначале манипулятор монтируют на несущей конструкции 1, содержащей несущую колонну 8, на которой может быть закреплена балка 9 с основанием 10 для крепления манипуляционной системы 2, содержащей несущую стойку 11 со стрелой 15 и опорой вращения 14, с приводом 3 и гибким тяговым органом 4. Изменение положения заготовки (изделия) в пространстве с ручной ориентацией предлагаемого манипулятора осуществляют посредством рабочего органа 6. Управление приводами захвата осуществляется рычажными пневматическими распределителями, расположенными в устройстве управления 5 манипулятором. При нажатии на рычаги соответствующего пневматического распределителя, сжатый воздух сбрасывается или подается во внутреннюю полость пневмоцилиндра сильфонного типа 7. Под действием сжатого воздуха рабочее звено (сильфон) пневмоцилиндра сильфонного типа 7 расширяется, в результате чего возникает тянущее усилие на конце стрелы 15. А при сбросе сжатого воздуха рабочее звено (сильфон) сжимается, а конец стрелы 15 опускается. При этом манипуляционная система 2 выполнена с длинным 12 и коротким 13 выступом, а стрела 15 с приводной 16 и рабочей 17 частями, таким образом, что между приводной (короткой) частью 16 стрелы 15 и длинным выступом 12 стойки 11 может быть шарнирно установлен упомянутый пневмоцилиндр 7 сильфонного типа, а между рабочей (длинной) частью 17 стрелы 15 и коротким выступом 13 стойки 11 может быть шарнирно закреплен амортизатор 18. Что обеспечивает снижение амплитудных значений колебаний рабочего органа.The manipulator operates as follows: first, the manipulator is mounted on a supporting structure 1 containing a supporting column 8, on which a beam 9 with a base 10 can be attached for attaching a handling system 2 containing a supporting post 11 with a boom 15 and a rotation support 14, with a drive 3 and flexible traction element 4. Changing the position of the workpiece (product) in space with manual orientation of the proposed manipulator is carried out by means of the working element 6. The grip drives are controlled by lever pneumatic distributors located in the manipulator control device 5. When you press the levers of the corresponding pneumatic distributor, the compressed air is released or supplied into the internal cavity of the bellows-type pneumatic cylinder 7. Under the action of compressed air, the working link (bellows) of the bellows-type pneumatic cylinder 7 expands, resulting in a pulling force at the end of the boom 15. And when reset of compressed air, the working link (bellows) is compressed, and the end of the boom 15 is lowered. In this case, the manipulation system 2 is made with a long 12 and short 13 protrusion, and the boom 15 with a drive 16 and working 17 parts, so that between the drive (short) part 16 of the boom 15 and the long protrusion 12 of the rack 11 the mentioned pneumatic cylinder can be hingedly installed 7 is of the bellows type, and between the working (long) part 17 of the boom 15 and the short protrusion 13 of the rack 11, a shock absorber 18 can be hinged. This ensures a reduction in the amplitude values of the vibrations of the working body.

Указанный технический результат достигается за счет того, что наличие в конструкции устройства пневмоцилиндра сильфонного типа обеспечивает возможность реализации более компактного размещения привода в манипуляторе и более плавного хода рабочего органа по сравнению с известными аналогами, снижение уязвимости привода от внешних механических нагрузок случайного характера.This technical result is achieved due to the fact that the presence of a bellows-type pneumatic cylinder in the design of the device makes it possible to implement a more compact placement of the drive in the manipulator and a smoother running of the working element compared to known analogues, reducing the vulnerability of the drive from external mechanical loads of a random nature.

Claims

1. A manipulator with manual control, containing a supporting structure made in the form of a column with a beam fixed to it, having a base on which a manipulation system with a boom and a pneumatic drive for its movement is fixed, while a traction element and a control device are sequentially fixed to one of the ends of the boom and a working element, characterized in that the manipulation system is equipped with a supporting vertical stand with a protrusion, and the said pneumatic actuator is made in the form of a bellows-type pneumatic cylinder and is hingedly mounted between the protrusion of the said stand and the end of the boom opposite to the location of the traction element on it.

2. The manipulator according to claim 1, characterized in that the bellows of the pneumatic cylinder is made in the form of an air cushion or a cylindrical air spring.