Промышленный робот

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 З(59 ОПИСАН К АВТОРСКОМ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ в;,.Д и., л гл е мЪ ,1(21) (22) (46) (72) А. ЛетуновскийфедоровОктябрьской Рео Красного ЗнаКоммунар(71 вол мен (53 (56 Роб оботы. Каталог.Маш, 1981 ь с. 26,строист оботырии 521 че ж ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 2. Транспортно-загрузочнь аталог. Болгария, ВыставкаВертикальный манипулято(54) (57) 1, ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ, содержащий основание с установленными на нем приводами подъема, горизонталь- ногО перемещения и поворота руки, причем на торцовых поверхностях руки закреплены схваты, и систему управления, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения количества точек позиционирования и улучшения динамических характеристик, он снабжен передачей с гибкой связью и крестообразным рычагом, одним плечом шарнирно установленным на корпусе, при этом привод поворота руки выполнен в виде двух демпферов, моментного пневмодвигателя, на корпусе которого закреплены эти демпферы и выполнены кольцевые проточки, и регулируемых выдвижных и жестких упоров, расположенных в кольцевых проточках корпуса моментного пневмодвигателя, при. чем одно плечо крестообразного рычага установлено с возможностью взаимодействия с регулируемыми выдвижными упорами привода поворота, а друмя другими -поочередного взаимодействия с демпферами, при этом привод горизонтального перемещения руки выполнен в виде установленных по обе стороны от нее двух блоков пневмоцилиндров, кинематически связанных с рукой передачей с гибкой связью, звездочки которой смонтированы на штоках пневмоцилиндров привода горизонтального перемещения, а гибкие элементы этой же передачи закреплены одними концами на руке, а другими - на корпусе привода поворота, а привод подъема выполнен в виде вертикально спаренных пневмоцилиндров и демпферов, установленных на их корпусах, прим приводы подъема и поворота располо- Р ены по одной оси.2. Робот по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен иеханизмом фиксапии гори.зонгального перемещения руки и напраа. С ляющими салазками, закрепленными на корпусе привода поворота, а рука выпол- Я иена в виде коробчатой балки с фиксирующими отверстиями на одной из ее граней для взаимодействия с рабочим элементом механизма фиксации и роликами, взаимодействующими с направляющими.3. Робот по п. 1, отличающийся тем, что, ЬР с целью обеспечения первоначальной юстировки руки по высоте, пневмоцилиндр привода подъема снабжен направляющими скалками, установленными жестко в корпусе и с возможностью свободного перемещения в СЛ основании.44. Робот по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен гильзой, а приводы подъема и с поворота установлены в этой гильзе.1127765 Ри кулинаКорректор АПодписноеитета СССРткрытнйя наб., д. 4/5ул, Проектная, 4 имокосов Составитель И Б редактор А.Шандор Техред И. Верес Заказ 8816/12 Тираж 1032 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и 113035, Москва, Ж - 35, Раушска филиал ППП Патент, г. Ужгород,Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к робототехнике, и предназначено для автоматизации технологических процессов транспортировки, укладки деталей, сборки, установки и передачи их на станки в автоматических линиях и т.д.Известен промышленный робот, содержащий руку со схватом и приводы поворота, подъема и перемещения руки. Последняя выполнена в виде пневматического цилиндра с регулируемой по двум жестким упорам длиной хода штока, механизм поворота руки имеет три точки позиционирования, а механизм подъема выполнен в виде пневмоцилиндра с двумя точками позиционирования 1.Недостатком робота являются его ограниченные технологические возможности изза малого количества точек позиционирования.Известен также промышленный робот, содержащий основание с установленными на нем приводами подъема, горизонтального перемещения и поворота руки, причем на торцовых поверхностях руки закреплены схваты, и систему управления 12.Недостатками известного промышленного робота являются узкие технологические возможности и невысокие динамические характеристики.Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения количества точек позиционирования и улучшения динамических характеристик.Поставленная ц .л, достигается тем, что промышленный робо;, содержащий корпус с установленными на нем приводами подъема, горизонтального перемещения и поворота руки, причем на торцовых поверхностях руки закреплены схваты, снабжен передачей с гибкой связью и крестообразным рычагом, одним плечом шарнирно установленным на корпусе, при этом привод поворота руки выполнен в виде двух демпферов, моментного пневмодвигателя, на корпусе которого закреплены эти демпферы и выполнены кольцевые проточки, и регулируемых выдвижных и жестких упоров, расположенных в кольцевых проточках корпуса моментного пневмодвигателя, причем одно плечо крестообразного рычага установлено с возможностью взаимодействия с регулируемыми выдвижными упорами привода поворота, а двумя другими - поочередно го взаимодействия с демпферами, при этом привод горизонтального перемещения руки выполнен в виде установленных по обе стороны от нее двух блоков пневмоцилиндров, кинематически связанных с рукой передачей с гибкой связью, звездочки которой смонтированы на штоках пневмоцилиндров привода горизонтального перемещения, а 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гибкие элементы этой же передачи закреплены одними концами на руке, а другими - на корпусе привода поворота, а привод подьема выполнен в виде вертикально спаренных пневмоцилиндров и демпферов, установленных на их корпусах, причем приводы подъема и поворота расположены на одной оси,При этом промышленный робот снабжен механизмом фиксации горизонтального перемещения руки и направляющими салазками, закрепленными на корпусе привода поворота, а рука выполнена в виде коробчатой балки с фиксирующими отверстиями на одной из ее граней для взаимодействия с рабочим элементом механизма фиксации, и роликами, взаимодействующими с направляющими.Кроме того, с целью обеспечения перво начальной юстировки руки по высоте, пневмоцилиндр привода подъема снабжен направляющими скалками, установленными жестко в поршне и с возможностью свободного перемещения в основании.Причем промышленный робот снабжен гильзой, а приводы подъема и поворота установлены в этой гильзе.На фиг. 1 изображен промышленный робот, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - робот, вид сверху; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2 (расположение регулируемых выдвижных и жестких упоров); на фиг.5 - сечение В-В на фиг. 2 (приводы подъема и углового поворота руки); на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг, 3; на фиг. 7- узел 1 на фиг. 5 (демпфер).Промышленный робот содержит основание 1 с жестко закрепленной на нем стойкой 2, внутри которой расположена гильза 3. Внутренняя поверхность последней выполнена с двумя выступами, кроме того, в ней установлен привод подъема руки 4, включающий вертикальные пневмоцилиндры 5 и 6 с укрепленными на их корпусах демпферами 7 и 8. В нижнем пневмоцилиндре 5 находятся направляющие скалки 9, жестко связанные с поршнем 10; с одной стороны, с возможностью перемещения в основании, с другой, шток 11 этого пневмоцилиндра через звездочки 12 и 13 связан с осью 14 для первоначальной юстировки руки робота по высоте.В гильзе 3 установлен моментный пневмодвигатель 15 привода поворота руки 4, в кольцевых проточках Д и Е корпуса моментного пневмодвигателя закрепляются соответственно регулируемые выдвижные 16 и регулируемые жесткие упоры 17. Регулируемые выдвижные упоры 16 выполнены в виде пневмоцилиндров. Верхняя часть привода поворота представляет собой корпус 18, жестко связанный с выходным валом 19 моментного пневмодвигателя 15. На корпусе,18 смонтированы демпферы 20 и 21,взаимодействующие с противоположными плечами крестообразного рычага 22. В этом же корпусе установлен привод горизонтального перемещения руки 4, представляющий собой два блока, например, из трех пневмоцилиндров 23 и 24, расположенные по обе стороны от руки. Штоки 25 и 26 этих пневмоцилиндров снабжены элементами передачи с гибкой связью, например, звездочками 27 и 28. В качестве гибких связей в роботе использованы цепи 29 и 30, расположенные вдоль руки 4 и закрепленные одними концами на ней, с противоположных сторон, другими на корпусе 18 привода поворота, причем каждая из этих цепей огибает звездочки соответствующих блоков пневмоцилиндров 23 и 24 и ролики 31, закрепленные на корпусе 18 привода поворота. Каждый пневмоцилиндр привода горизонтального перемещения руки 4 снабжен демпфером 32.Рука 4 выполнена в виде пустотелой коробчатой балки с фиксирующими отверстиями на нижней грани, предназначенными для взаимодействия с механизмом фиксации 33 горизонтального перемещения, выполненного в виде пневмоцилиндра с штоком 34, Для предотвращения перекоса при движении рука имеет направляющие салазки 35, а корпус 18 - ролики 36. На торцах руки смонтированы схваты 37 с индивидуальными приводами 38.Демпферы 7 и 8 (фиг. 7) снабжены ре- ЗО гулируемой по высоте гайкой 39, установленной на штоке-поршне 40, который заканчивается хвостовиком 41. Корпус 42 каждого из демпферов жестко, связан с соответствующим корпусом пневмоцилиндров 5 и 6. В демпфере расположены две полости, заполненные масляной ванной и сообщающиеся друг с другом с помощью перепускных каналов 43, обратных клапанов 44 и 45 и дросселя 46, выполненного внутри штока- поршня 40. К гильзе 3 прикреплен стакан 40 47, внутри которого находится нижняя часть штока-поршня 40 с гайкой 39, и выполненный с внутренним выступом.:Промышленный робот работает следующим образом.Исходная высота руки устанавливается вращением оси 14, которое через звездочки 12 и 13 передается штоку 11 пневмоцилиндра 5, и при подъеме штока 11 поднимается корпус 18 прицода поворота вместе с рукой 4. Наличие двух направляющих скалок 9 предотвращает поворот пневмоцилиндра 5 вокруг оси. После проведения юстировки рука может осуществлять захват и перенос деталей на высоту, определяемую тремя точками позиционирования: на нулевой высоте, на Н, на 2 Н и на промежуточных 55 уровнях Н в зависимости от положения гаек 39 на штоках 40 в демпферах 7 и 8. Высота Н; равная В+8, где Ь - регулируемое расстояние от гайки 39 до внутреннего выступа стакана 47; Ю - ход демпфирования - постоянная характеристика для каждого демпфера. Эти положения, соответствующие требуемой промежуточной высоте Н, определяются экспериментально или расчетным путем и устанавливаются предварительно перед началом работы вращением хвостовика 41 штока-поршня 40. В результате этого гайка устанавливается на необходимой высоте Ь.Для подъема на высоту Н по команде из системы управления (не показана) сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 5, при этом, поскольку его поршень 10 неподвижен, то на эту высоту поднимается корпус пневмоцилиндра 5 вместе с верхним пневмоцилиндром 6, приводом поворота руки и самой рукой 4.При необходимости осуществить подъем руки на высоту 2 Н система управления выдает сигнал на подачу сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра 6, шток с поршнем которого, упираясь в корпус пневмоцилиндра 5, остаются неподвижными относительно гильзы 3, а корпус пневмоцилиндра 6, поднимаясь на следующую высоту Н, перемещает корпус привода поворота с рукой. Подъем руки на промежуточную высоту Н осуществляется подачей сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра, например, 6. Его корпус, поднимаясь, перемещает верхнюю часть демпфера 8 вместе с штоком-поршнем 40 и гайкой 39, (;такан 47 демпфера остается неподвижным и гайка 39, дойдя до его внутреннего выступа, останавливается и останавливает перемещение штока-поршня 40. Поскольку подача воздуха в пнемоцилиндр 6 продолжается, и корпус 42 также перемещается, а шток-поршень неподвижен, то последний, воздействуя на внутренний объем масляной ванны, выдавливает жидкость через перепускные каналы 43 и дроссель 46 в наружную полость демпфера и через обратный клапан 44 во внутреннюю полость. - Процесс перетечки жидкости продолжается на ходе демпфирования оПри этом рука поднимается на нужную высоту Н = Ь+ Ю обеспечивая позиционирование с точностью+0,2 мм При опускании процесс демпфирования осуществляется аналогично, только перетечка жидкости происходит через клапан 45.При горизонтальном перемещениии руки в исходном состоянии штока 25, например, одного из блоков пневмоцилиндров находятся в крайнем положении, штоки 26 при этом другого блока - в крайнем положении. Для перемещения руки на величину 2 Ь сжатый воздух по команде из системы управления подается в штоковую полость первого цилиндра 23, при этом поршень опускаетсяна Ь, а звездочка 27, будучи в зацеплении с цепью 29, перемещает ее на расстояние 2 Ь. В свою очередь, цепь 29, закрепленная одним концом на руке, другим - на корпусе 18 привода поворота, вытягивает руку также на 2 Ь. В конце этого хода скорость движения поршня гасится с помощью демпфера 32, а рука фиксируется с помощью механизма фиксации 33, шток 34 которого при срабатывании этого механизма по команде из системы управления выдвигается и входит в фиксирующее отверстие на нижней грани руки, причем положение этих фиксирующих отверстий определено и задано для фиксации руки строго на расстояниях 2 Ь, 4 Ь, 6 Ь. Для перемещения руки на длину 4 Ь сжатый воздух подается в штоковые полости двух пневмоцилиндров 23, на длину 6 Ь - трех пневмоцилиндров.При перемещении руки от срабатывания одного блока пневмоцилиндров 23, цепь 30, расположенная на руке с противоположной стороны взаимодействует со звездочками 28 другого блока цилиндров 24 и вытя гивает их штоки на ту же высоту, на какую опускаются штоки 25, совершающие рабочий ход. Штоки 26 при этом совершают холостой ход и в конце перемещения руки на заданную длину подготовлены для осуществления рабочего хода в обратную сторону таким же образом, как описано выше.Для выполнения поворота руки со схватами 37 подается сигнал из системы управления, и сжатый воздух поступает в моментный пневмодвигатель 15. При вращении выходного вала 19, связанного с корпусом 18, последний поворачивается на определенные углы вместе с рукой и схватами. Эти углы сСду,н т.д, задаются программой и определяются положением выдвижных регулируемых упоров 16 на кольцевой проточке Д корпуса моментного пневмодвигателя 15. При повороте руки на уголСнапример, поступает сигнал на упор 16, шток которого, выдвигаясь, встречает нижнее плечо крестообразного рычага 22, который, в свою очередь, разворачиваясь, воздействует на шток одного из демпферов 20 или 21. Последний перекрывает подачу сжатого воздуха в пневмодвигатель 15 и рука, таким образом, повернулась на нужный угол. После осуществления технологической операции схватами руки, сигнал подается на упор 16, шток которого, задвигаясь, прекращает взаимодействие с рычагом 22, а последний, возвращаясь в исходное положение, освобождает шток демпфера 20. Таким образом, моментный пневмодвигатель 15 проо должает разворот корпуса с рукой на следующий угол, определенный программой технологического процесса всего робототехнического комплекса.Таким образом, промышленный роботпозволяет получить значительное количество точек позиционирования как по высоте, так и при угловом повороте и горизонтальном перемещении. Это позволит существенно увеличить объем работ, выполняемых роботом в составе различных робототехно- ЗО логических комплексов, и расширить область его применения. Кроме того, предложенный привод горизонтального перемещения руки значительно улучшает динамические характеристики.