МАНИПУЛЯТОР

Полезная модель относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в учебном процессе для исследования сухого трения в трибосопряжениях манипуляторов с программным управлением.
В качестве прототипа данной полезной модели выбран манипулятор, содержащий первый привод, смонтированный на основании, первый подвижный элемент, имеющий первое шарнирное соединение первым своим концом с основанием и связанный через зубчатую передачу с первым приводом, второй подвижный элемент, имеющий второе шарнирное соединение первым своим концом со вторым концом первого элемента и связанный через зубчатую передачу со вторым приводом, смонтированным на втором конце первого элемента, один рабочий орган, установленный на втором конце второго элемента, при этом в качестве приводов используются сервоприводы (Патент РФ №2393081, МПК B25J 15/00, B25J 9/00, A63F 3/02 опубликовано 27.06.2010 г.).
Недостатками данного устройства является невозможность исследования влияния сухого трения в трибосопряжениях манипуляторов с программным управлением на точность позиционирования звеньев из-за отсутствия возможности изменять момент трения в трибосопряжении для различных материалов, а в конструкции манипулятора отсутствуют датчики для определения положения подвижных элементов в пространстве при движении.
Техническая задача, которую решает данная полезная модель - обеспечение возможности исследования влияния сухого трения в трибосопряжениях манипуляторов с программным управлением на точность позиционирования звеньев за счет наличия возможности изменения момента трения в трибосопряжении путем регулирования силы прижатия разрезной втулки к валу с помощью болта или винта, наличия возможности использования трибосопряжений, представленных разными парами материалов взаимодействующих деталей, наличия датчиков угла поворота для определения пространственного положения подвижных элементов при движении.
Поставленная задача достигается тем, что манипулятор, содержащий первый привод, смонтированный на основании, первый подвижный элемент, имеющий первое шарнирное соединение первым своим концом с основанием, второй подвижный элемент, имеющий второе шарнирное соединение первым своим концом со вторым концом первого элемента, на котором смонтирован второй привод, один рабочий орган, установленный на втором конце второго элемента. Согласно полезной модели, в качестве приводов используются шаговые электродвигатели со встроенными датчиками угла поворота, каждое шарнирное соединение содержит вал, на котором установлен первый конец соответствующего подвижного элемента, как минимум, один подшипник качения, как минимум одна разрезная втулка, фиксируемая на валу болтом или винтом, при этом подшипник качения, втулка, болт или винт первого шарнирного соединения смонтированы на основании, а подшипник качения, втулка, болт или винт второго шарнирного соединения смонтированы на втором конце первого элемента, первый и второй привод соединен через муфту с валом соответствующего шарнирного соединения.
Технический результат применения данного устройства заключается в возможности исследования свойств сухого трения в трибосопряжениях манипуляторов с программным управлением.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена общая схема манипулятора; на фиг. 2 изображено одно из возможных исполнений манипулятора в виде разнесенной сборки.
Манипулятор (фиг. 1) содержит первый привод 1, смонтированный на основании 2, первый подвижный элемент 3, имеющий первое шарнирное соединение 4 первым своим концом с основанием 2, второй подвижный элемент 5, имеющий второе шарнирное соединение 6 первым своим концом со вторым концом первого элемента 3, на котором смонтирован второй привод 7, один рабочий орган 8, установленный на втором конце второго элемента 5, болты 9 и 10, муфты 11 и 12, блок 13 управления, связанный с приводами 1 и 7. Первое шарнирное соединение 4 содержит вал 14, на котором установлен первый конец подвижного элемента 3, как минимум один подшипник 15 качения, как минимум одна разрезная втулка 16, фиксируемая на валу 14 болтом 9, при этом подшипник 15 качения, разрезная втулка 16 и болт 9 смонтированы на основании 2, а вал 14 соединен с первым приводом 1 через муфту 11. Второе шарнирное соединение 6 содержит вал 17, на котором установлен первый конец подвижного элемента 5, как минимум один подшипник 18 качения, как минимум одна разрезная втулка 19, фиксируемая на валу 17 болтом 10, при этом подшипник 18 качения, разрезная втулка 19 и болт 10 смонтированы на втором конце первого подвижного элемента 3, а вал 17 соединен со вторым приводом 7 через муфту 12. Вместо болтов 9 и 10 могут быть использованы винты. В качестве приводов 1 и 7 используются шаговые электродвигатели со встроенными датчиками угла поворота. Рабочий орган 8 может быть выполнен, например, в виде захвата, сварочной головки для дуговой сварки, сварочных клещей для точечной сварки, отвертки или пульверизатора. Также рабочий орган 8 может иметь как стационарное, так и быстросъемное исполнение.
Манипулятор (фиг. 2) содержит первый привод 1, смонтированный на основании 2, выполненном в виде корпуса 20 с крышками 21 и 22. Первый подвижный элемент 3 установлен первым своим концом на валу 14, на котором смонтированы два подшипника 15 качения и разрезная втулка 16, фиксируемая на валу 14 болтом 9. Втулка 16 и один подшипник 15 качения смонтированы в корпусе 20 и в крышке 22, в которой также установлен болт 9. Второй подшипник 15 установлен в корпусе 20 и крышке 21, на которых смонтирован первый привод 1, связанный с валом 14 через муфту 11. Второй конец первого элемента 3 выполнен в виде вилки, состоящей из корпуса 23 и крышек 24 и 25. Второй подвижный элемент 5 установлен первым своим концом на валу 17, на котором смонтированы два подшипника 18 качения и разрезная втулка 19, фиксируемая на валу 17 болтом 10. Втулка 19 и один подшипник 18 качения смонтированы в корпусе 23 и крышке 25, в которой также установлен болт 10. Второй подшипник 18 качения установлен в корпусе 23 и крышке 24, на которых смонтирован второй привод 7, связанный с валом 17 через муфту 12. На втором конце второго подвижного элемента 5 установлен рабочий орган 8. Приводы 1 и 7 соединены с блоком 13 управления.
Перед началом работы манипулятора производится регулировка момента силы трения в шарнирных соединениях 4 и 6, в соответствии с планом испытания. Регулирование момента трения в первом шарнирном соединении 4 производится путем закручивания или откручивания болта 9, в результате чего болт 9 прижимает втулку 16 к валу 14 сильнее или слабее. Чем сильнее сила прижатия втулки 16 к валу 14, тем момент трения больше и наоборот. Следует учитывать, что болт 9 должен быть закручен таким образом, чтобы не происходило проскальзывание втулки 16 по валу 14 и по болту 9. Регулирование момента трения во втором шарнирном соединении 6 производится аналогично. После регулирования момента трения вводят параметры движения элементов 3 и 5 в блок 13 управления, который управляет приводами 1 и 7. Далее манипулятор начинает выполнять работу, в процессе которой датчики углов поворотов в приводах 1 и 7 фиксируют перемещение элементов 3 и 5. После выполнения работы манипулятора данные с датчиков углов поворотов хранятся в блоке 13 управления и доступны для последующей обработки, а испытание считается оконченным.