Манипулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 779510 А К 15/00; В 25,3 21 1)5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ИДЕТЕЛЬС К АВТОРСКОМ(54) М (57) И вой св нипул три я рам 2 АН ИПУЛЯТО Р спользование: для э арки в вакуумной камятора выполнен из смруса основания 1, ниж и 3, причем основан ктрон но-луче Каркас маованных в и верхней ере,нтирнейе 1 верхн Ю ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(56) Патент США ЬЬ 467727кл. В 23 К 15/00. 1986. рама связаны между собой жестко, а нижняя рама 2 выполнена с возможностью перемещения между основанием 1 и верхней рамой 3 по ходовым винтам 11, которые ввинчены в закрепленные на ней гайки 9, причем концы ходовых винтов 11 введены в подшипниковые узлы, установленные на основании 1 и на верхней раме ЗКаждый ходовой винт 11 оснащен приводом 12, например, шаговым, причем основание 1 и верхняя рама 3 снабжены фиксирующими элементами относительно вакуумной камеры. 2 з.п. ф-лы, 4 ил,15 20 25 30 40 45 50 55 Изобретение относится к устройствамдля обработки металлов, в частности, к сварке металлов электронным лучом,Известен мостовой манипулятор, являющийся прототипом предлагаемого, содержащий раму с тележками продольного ипоперечного перемещения, а также держатель электронно-лучевой пушки, смонтированный на конце телескопическойконструкции, отходящей вниз от тележкипоперечного перемещения,Недостатком данного устройства является то, что направляющая часть телескопической конструкции "съедает" часть высотывакуумной камеры, тем самым уменьшая ееполезно используемую часть.Кроме того, при раздвижке телескопарезко падает его жесткость, что сразу влияет на качество сварного шва, поскольку вмомент изменения направления движенияили скорости тележки, несущей электроннолучевую пушку, наблюдаются колебания последней, Во избежание ухудшения качествашва требуется увеличение жесткости телескопа, и как следствие, его утяжеление, азначит, и увеличение размеров тележек, что,в свою очередь, влияет(в сторону уменьшения) на полезно используемый объем вакуумной камеры, Все эти факторы приводят кдостаточно значительной доле неиспользуемого объема вакуумной камеры.Целью изобретения является более полное использование объема вакуумной камеры при одновременном увеличениижесткости манипулятора в процессе сварки.Данная цель достигается тем, что в манипуляторе, содержащем каркас и тележкипродольно-поперечного перемещения электронно-лучевой пушки с элементом ее крепления, каркас манипулятора выполнен изверхней и нижней рам и платформы-основания, нижняя рама, смонтированная междуверхней и платформой-основанием, выполнена подвижной и снабжена гайками с ходовыми винтами, верхние и нижние конць 1которых соединены через подшипниковыеузлы соответственно с верхней рамой иплатформой-основанием, причем нижниеконцы ходовых винтов оснащены приводами, например, шэговыми, а верхняя рама иплатформа-основание оснащены фиксирующими их, относительно вакуумной камеры, элементами, причем узел крепленияэлектронно-лучевой пушки, установленнойна нижней раме, выполнен в виде кронштейна неизменяемой во время работы манипулятора формы и жестко связан с тележкойпоперечного перемещения, Фиксирующиеэлементы направлены в стороны от манипулятора и выполнены с использованием электромагнитов или винтовых штанг, оснащенных приводами, В случае использования в фиксирующих элементах электромагнитов последние выполняются плоскими, например, дискообразными, и монтируются каждый с помощью шарового шарнира нэ конце штока, в свою очередь с минимальным боковым зазором введенным в стакан с кольцевым упором для штока, Между дном стакана и свободным от шарового шарнира концом штока смонтирована пружина растяжения. Верхняя рама и платформа-основание жестко связаны между собой по углам,На фиг,1 показана схема манипулятора в аксонометрии с использованием электромагнитов в качестве фиксирующих элементов; на фиг.2 - фиксирующий элемент с использованием электромагнита; на фиг,3 - схема фиксирующего элемента с использованием винтовой штанги; на фиг.4 - показана установка электронно-лучевой пушки на манипуляторе.Манипулятор состоит из платформы-основания 1, нижней 2 и верхней 3 рам, Нижняя рама 2 оснащена тележками продольного 4 и поперечного 5 перемещения, На тележке 5 поперечного перемещения установлен учел б крепления электронно-лучевой пушки 7. Платформа- основание оснащена подшипниковыми узлами 8, нижняя рама - гайками 9, а верхняя - подшипниковыми узлами 10, Б гайки 9 ввинчены ходовые винты 11, опирающиеся и проходящие сквозь подшипниковые узлы 8, а верхние концы ходовых винтов 11 введены в подшипниковые узлы 10 верхней рамы 3, Выходящие под платформу-основание 1 концы ходовых винтов 11 снабжены приводами 12, например, шаговыми,В случае оснащения манипулятора фиксирующими элементами с использованием электромагнитов, каждый из этих элементов содержит стакан 13, в который с минимально возможным боковым зазором введен шток 14, имеющий на одном конце шаровой шарнир 15, через который шток 14 соединен с плоским электромагнитом 16. Между штоком 14 и дном стакана 13 установлена пружина растяжения 17, поджимающая шток 14 к кольцевому упору 18 стакана 13. Эти фиксирующие элементы устанавливаются электромагнитами вверх нэ верхней раме 3 и вниз на платформе-основании 1,При оснащении манипулятора фиксирующими элементами с использованием винтовых штанг каждый из этих элементов содержит винтовую штангу 19 с пазом 30 гайку 21, оснащенную зубчатым венцом 22, в зацеплении с которой находится зубчатоеколесо 23 двигателя 24, На манипуляторе винтовая штанга 19 монтируется с помощью корпуса 25, одновременно являющегося ограничителем для перемещения гайки 21 по винтовой штанге 19, и кроме того, корпус 25 имеет палец 26, введенный в паз 20 винтовой штанги 19. Эти фиксирующие элементы устанавливаются горизонтально в стороны от манипулятора на верхней раме 3 и на платформе-основании 1,Концы винтовых штанг 19 оснащены выключателями 27, Вакуумная камера в необходимых местах оснащена пластинами 28 из магнитного материала. На платформе-основании 1 смонтированы колеса 29 (по крайней мере одно из них приводное), предназначенные для передвижения манипулятора по рельсам вне и внутри вакуумной камеры (последняя на чертеже условно не показана).Манипулятор с фиксирующими элементами с использованием электромагнитов работает следующим образом.Вне вакуумной камеры на платформе- основании 1 устанавливается деталь или какое-либо приспособление с деталью, например, программно-управляемый поворотный стол, Электронно-лучевая пушка 7, перемещаемая по трем координатам, нацеливается на стык деталей в исходной точке, и по программе полностью или частично проверяется правильность взаимного перемещения детали и электронно-лучевой пушки, Убедившись в нормальной работе манипулятора, последний закатывают в вакуумную камеру, закрывают камеру, и создают необходимое разрежение. На электромагниты 16 подается напряжение, и последние, растягивая пружины 17, примагничиваются к полу и потолку вакуумной камеры (в необходимых местах камера из нержавеющей стали оснащена пластинами 28 из железа), Таким образом, манипулятор оказывается жестко закрепленным в камере.Затем начинается ручной или программно-управляемый процесс сварки, причем перемещение электронно-лучевой пушки в вертикальной плоскости осуществляется поднятием или опусканием всей нижней рамы 2 за счет синхронного вращения ходовых винтов 11, По окончании сварки снимается напряжение с электромагнитов 16, камера наполняется воздухом, и манипулятор со сваренной деталью выкатывают из камеры.Закрепление манипулятора, фиксирующие элементы которого выполнены с использованием винтовых штанг, осуществляется включением двигателей 24, При этом вращающаяся гайка 21 каждого 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фиксирующего элемента заставляет перемещаться винтовую штангу 19 внутри корпуса 25, От проворота винтовую штангу 19 предохраняет палец 26, введенный в ее наз 20, Сигнал на отключение двигателя 24 две датчик 27, чувствительный элемент которого срабатывает в то время, когда конец винтового штока 19 касается стенки камеры. Для улучшения обзора(в камере небольшие окна) манипулятор можно перемещать и внутри камеры, для чего на время перемещения снимается напряжение с электромагнитов 16, или втягивают винтовые штанги 19. Закрепление электромагнитов 16 на шаровых шарнирах 15 необходимо для беззазорного контакта электромагнитов 16 с пластинами 28 камеры,Применение данного манипулятора позволяет более полно использовать обьем вакуумной камеры, что позволит сваривать большие детали в сравнительно небольших камерах, и сэкономить производственную площадь и электроэнергию, затрачиваемую на откачку камеры,Формула изобретения 1. Манипулятор вакуумной камеры, содержащий каркас, тележки продольного и поперечного перемещений рабочего органа с элементом его крепления в одной из них, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью более полного использования обьема вакуумной камеры при одновременном увеличении жесткос"и, каркас выполнен из четырех приводных ходовых винтов, а также смонтированных на них в три яруса основания, нижней и верхней рам, причем основание и верхняя рама связаны л"ежду собой этими винтами жестко, а нижняя рама расположена с возможностью перемещения между основанием и верхней рамой по этим ходовым винтал 1 и снабжена гайками, образующими с винтами передачи, а основание и верхняя рама снабжены элементами для их фиксации относительно стенок вакуумной камеры, при этом рабочий орган установлен на нижней раме,2. Манипулятор по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде электромагнитов или винтовых штанг с приводами, установлены на верхней раме и основании, направлены в противоположные стороны и предназначены для взаимодействия с ответными элементами, расположенными на стенках камеры.3. Манипулятор по п.2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что электромагниты установлены на дополнительно введенных подпружиненных шаровых шарнирах, а рабочая поверхность электромагнитов выполнена плоской и обращена к стенке камеры,1779510 Составитель А. ОрловТехред М.Моргентал Редактор С, Кулаков КоРРектоР Н Милюко Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул,Гагарина 101 Заказ 4408 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС35, Раушская наб., 4/5