RU218886U1 - Манипулятор-трипод - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к манипуляционным и роботизированным средствам, используемым для выполнения различных технологических операций в области машиностроения и сельского хозяйства.

Манипулятор-трипод, выполненный с возможностью установки на роботизированном средстве, содержащий звенья переменной длины, двухподвижные шарниры, основание в форме равнобедренного треугольника, выходное звено с рабочим органом, цилиндрические шарниры вращения с кинематической парой пятого класса, отличающийся тем, что дополнительно содержит металлическую полую трубу с опорой на одном конце, при этом выходное звено представлено в виде узла, в котором соединяются три конца звеньев переменной длины с помощью сферических шарниров, расположенных под углом 120 градусов относительно друг друга, при этом опора представлена в виде трехстепенного шарнирного узла и обеспечивает продольное перемещение металлической полой трубы внутри трехстепенного шарнирного узла.

Технический результат - обеспечение точности позиционирования рабочего органа.

Description

Полезная модель относится к манипуляционным и роботизированным средствам, используемым для выполнения различных технологических операций в области машиностроения и сельского хозяйства.

Известен кран-манипулятор, содержащий смонтированное на транспортном средстве поворотное в вертикальной плоскости основание в виде плоской треугольной фермы и три гидроцилиндра, корпуса которых шарнирно закреплены на вершинах основания, а штоки всех трех гидроцилиндров соединены между собой и с грузозахватным органом, при этом для поворота основания предусмотрено два гидроцилиндра, штоки которых закреплены на обращенной вверх стороне основания, при этом вершина основания, противолежащая упомянутой стороне основания, снабжена горизонтальной балкой, параллельной этой стороне основания, гидроцилиндры поворота основания расположены параллельно друг другу, их штоки закреплены на вершинах основания, соединенных между собой верхней его стороной, при этом между горизонтальной балкой и наклонными сторонами основания расположены укосины, при этом упомянутая горизонтальная балка соединена с фермой, установленной на вертикальных стойках, охватывающих кабину и закрепленных на раме транспортного средства (Патент RU №2207317, МПК B66C 23/44, опубл. 27.06.2003).

Недостаток данного крана-манипулятора: недостаточные функциональные возможности грузозахватного органа из-за ограниченной степени подвижности с одной вращательной кинематической парой 5-ого класса, отсутствие возможности управления грузозахватным органом.

Известен грузоподъемный кран, содержащий смонтированное на транспортном средстве поворотное в вертикальной плоскости основание в виде плоской треугольной фермы, на котором с помощью шарниров закреплены три гидроцилиндра, штоки которых соединены между собой и с грузозахватным органом, для поворота основания предусмотрен дополнительный гидроцилиндр (Авторское свидетельство SU № 594021 А1, МПК B66C 23/44, опубл. 25.02.1978).

Недостаток известного грузоподъемного крана: недостаточные функциональные возможности из-за ограниченной погрузочной высоты и необходимости демонтажа (и неиспользования) собственного кузова транспортного средства; нерациональная загрузка гидроцилиндров - верхний цилиндр, закрепленный на основании, и цилиндр поворота основания, воспринимающие неблагоприятные растягивающие усилия, являются наиболее нагруженными.

Наиболее близким является манипулятор-трипод параллельно-последовательной структуры, установленный на транспортном средстве, содержащий основание, на котором с помощью шарниров смонтированы три гидроцилиндра, штоки которых соединены между собой и с грузозахватным органом, с целью расширения зоны действия крана и повышения жесткости конструкции он снабжен дополнительным цилиндром, размещенным на основании, выполненном в виде плоской треугольной фермы, одна сторона которой закреплена на транспортном средстве с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом в точке соединения трех цилиндров с помощью пятиподвижного шарнира закреплен трехстепенной управляемый захват, представляющий собой три последовательно соединенных между собой механизма, конструкции которых соединены с помощью вращательных цилиндрических шарниров с кинематической парой пятого класса, и для их поворота предусмотрены шаговые двигатели, закрепленные на конструкции механизмов (Патент RU № 2616493, МПК B66C 23/44, опубл. 17.04.2017).

Недостаток известного манипулятора-трипода параллельно-последовательной структуры: недостаточные функциональные возможности манипулятора-трипода, возникновение изгибающего момента от грузозахватного органа на штоке первого гидроцилиндра вследствие возникновения дополнительной степени подвижности из-за недостаточной жесткости соединения конструкции пятиподвижного шарнира с корпусом первого гидроцилиндра.

Задачей является разработка конструкции манипулятора-трипода, обеспечивающей устранение изгибающих моментов в приводах.

Технический результат - обеспечение точности позиционирования рабочего органа.

Указанный технический результат достигается тем, что манипулятор-трипод, установленный на роботизированном средстве, содержащий звенья переменной длины, двухподвижные шарниры, основание в форме равнобедренного треугольника, выходное звено с рабочим органом, цилиндрические шарниры вращения с кинематической парой пятого класса, согласно полезной модели, дополнительно содержит металлическую полую трубу с опорой на одном конце, при этом выходное звено представлено в виде узла, в котором соединяются три конца звеньев переменной длины с помощью сферических шарниров расположенных под углом 120 градусов относительно друг друга, при этом опора представлена в виде трехстепенного шарнирного узла и обеспечивает продольное перемещение металлической полой трубы внутри трехстепенного шарнирного узла.

Вследствие того, что опора металлической полой трубы представлена в виде трехстепенного шарнира, что обеспечивает ее продольное перемещение, достигается технический результат в обеспечении точности позиционирования рабочего органа.

На фиг. 1 - изображен общий вид манипулятора-трипода параллельно-последовательной структуры.

На фиг. 2 – выходное звено (вид сверху).

На фиг. 3 – сечение трехстепенного шарнирного узла.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленной полезной модели, заключаются в следующем.

Предлагаемый манипулятор-трипод состоит из трех звеньев переменной длины 1 - 3, одни концы которых с помощью двухподвижных шарниров 4 установлены на основании 5 в форме равнобедренного треугольника, а другие концы закреплены с помощью сферических шарниров 6 на выходном звене 7 с рабочим органом. Основание 5 крепится к роботизированному средству двумя нижними вершинами равнобедренного треугольника с помощью цилиндрических шарниров вращения 8 с кинематической парой пятого класса. Для поворота основания 5 и увеличения рабочей зоны манипулятора-трипода предусмотрено дополнительное звено переменной длины 9, которое одним концом соединяется с верхней третьей вершиной равнобедренного треугольника, а другим концом к роботизированному средству с помощью цилиндрических шарниров вращения 8 с кинематической парой пятого класса.

Для точности позиционирования рабочего органа к выходному звену 7 жестко крепится одним концом металлическая полая труба 10, которая не только принимает на себя изгибающие моменты, возникающие при работе манипулятора-трипода, но в зависимости от вида выполняемой операции может использоваться, как проводник для подачи рабочей смеси (краска и др.) к рабочему органу или для подвода крутящего момента к инструменту (фреза, захват и др.). Другим концом металлическая полая труба 10 опирается на трехстепенной шарнирный узел 11, обеспечивающий продольное перемещение металлической полой трубы 10 внутри трехстепенного шарнирного узла 11.

Работа манипулятора-трипода осуществляется следующим образом.

Изменение длины хотя бы одного звена 1,2 или 3 пространственного стержневого механизма, способствует изменению геометрии пространственной структуры, представленной в виде пирамиды, образованной основанием 5 и звеньями переменной длины механизмов 1 – 3. Вследствие этого выходное звено 7, соединяющее противоположные концы звеньев 1 – 3 в одной точке, находящейся в вершине пирамиды, увлекает за собой рабочий орган и металлическую полую трубу 10. Для увеличения зоны обслуживания манипулятора-трипода необходимо включить дополнительное звено переменной длины 9, которое поворачивает в вертикальной плоскости основание 5, закрепленное нижними вершинами равнобедренного треугольника с роботизированным средством посредством цилиндрических шарниров вращения 8 с кинематическими парами пятого класса. Двухподвижные шарниры 4 соединяют одни концы звеньев 1 – 3 стержневого механизма с вершинами равнобедренного треугольника основания 5 и обеспечивают необходимую подвижность этих звеньев относительно основания 5. В зависимости от вида технологической операции, металлическая полая труба 10 несет функцию подвода трубопровода (шланга) для передачи рабочего раствора или жидкости к рабочему органу либо подвода привода (вала или гибкого вала) для передачи крутящего момента к рабочему органу, а также воспринимает нагрузку в виде изгибающим моментов, которые могут возникать на трех звеньях переменной длины 1 – 3. Трехстепенной шарнирный узел 11 несет функцию опоры металлической полой трубы 10 и обеспечивает ее продольное перемещение вдоль своей оси и поворачивание относительно двух осей трехстепенного шарнирного узла (фиг.3).

Таким образом, за счет устранения изгибающих моментов в приводах, обеспечивается точность позиционирования рабочего органа.

Claims (1)

1. Манипулятор-трипод, выполненный с возможностью установки на роботизированном средстве, содержащий звенья переменной длины, двухподвижные шарниры, основание в форме равнобедренного треугольника, выходное звено с рабочим органом, цилиндрические шарниры вращения с кинематической парой пятого класса, отличающийся тем, что дополнительно содержит металлическую полую трубу с опорой на одном конце, при этом выходное звено представлено в виде узла, в котором соединяются три конца звеньев переменной длины с помощью сферических шарниров, расположенных под углом 120 градусов относительно друг друга, при этом опора представлена в виде трехстепенного шарнирного узла и обеспечивает продольное перемещение металлической полой трубы внутри трехстепенного шарнирного узла.

Images