Устройство для стыковки сменного инструмента манипулятора

:Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институз технической кибернетикиАН БССР(56) Колер Г. В. Захваты для универсальных диста нцион и ь 1 х устройств. - Экспресс-информация Подъемно-транспортные машины, 1977, М 1, реф. 83, с. 10, рис. 3. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛ Я С ТЫ КОВКИ СМЕННОГО ИНСТРУМЕНТА МАНИПУЛЯТОРА, содержащее корпус, стыковочный узел, приводной вал, механизм фиксации и сменный инструмент, отличающеесятем, что, с целью повышения надежностии упрощения конструкции, оно снабжено пружинным фиксатором, смонтированным в приводном вале, втулкой, на внешней поверхности которой выполнена винтовая нарезка, и ползуном со втулкой, выполненной с отверстием и внутренней винтовой нарезкой, а также радиально расположенными на внешней поверхности втулки с отверстием пластинчатыми пружинами с закрепленными на них кронштейнами и защелками для фиксации сменного инструмента, причем втулка ползуна смонтирована на втулке с внешней винтовой нарезкой, а последняя установлена на приводном валу и зафиксирована в осевом направлении с помощью упомяну. того фиксатора.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на пластинчатых пружинах установлены датчики для регистрации степени деформации пружин.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к мап .осгроению и предназначено для ис Ол ьзова пня В промышленных роботах.Целью изобретения является повышение надежности за счет возможности регулирования зажима сменного инструмента и упрощение конструкции устройства.На фиг. 1 изображено устройство для стыковки сменного инструмента манипулятора, вид сбоку, в разрезе; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг, 1; на фиг, 3 - вариант крепления сверлильной головки.Устройство для стыковки сменного инструмента манипулятора содержит корпус 1, в цилиндрической выточке которого расположена центрируюшая стыковочная поверхность 2, имеющая несколько выступов 3, благодаря которым центрируется стыковочная направляющая втулка 4 схвата манипулятора относительно продольной оси, и направляющий конус 5. Сменный инструмент, например схват манипулятора, содержит корпус 6, к которому крепится стыковочная направляющая втулка 4, выполненная с фасонными прорезями, в которые входят выступы 3, и имеющая фиксирующий поясок 7 (фиг. 2) и кольцевую проточку на внутренней конической поверхности. Зажимные губки 8 связаны с корпусом 6 и приводным элементом 9 с помощью тяг 10 и рычагов 1 и 12. Приводной элемент 9 может совершать возвратно-поступательные движения на оси 13 и подпружинен относительно корпуса 6 схвата с помогцью пружины 14. Фиксация схвата осугцествляется клиновым шариковым зажимом, состоящим из клинового устройства, выполненного в виде специальной нажимной втулки 15 с конической поверхйостью, подпружиненной с помощью пружин 6, а также из нескольких зажимных элементов, например шариков 17, зафиксированных от выпадания с помощью пружин 8. Специальная нажимная втулка 15 связана с помощью выступов 19 с ползуном 20, Закрепление нажимной втулки 15 во взведенном правом крайнем положении осуществляется с помощью стопоров 21, подпружиненных относительно своей оси (на фиг. 1 по часовой стрелке) и имеющих нажимную поверхность, которая взаимодействует с направляющей втулкой 4 схвата.Ползун 20 состоит из центральной втулки 22 с внутренней винтовой нарезкой и двух или трех кронштейнов 23, соединенных с втулкой 22 с помощью пластинчатых пружин 24. На каждом кронштейне 23 установлена подпружиненная защелка 25. Ползун 20 сопряжен со втулкой 26, на внешней поверхности которой выполнена винтовая нарезка, и имеет возможность перемецаться поступательно в пазах корпуса 1 рычага манипулятора (фиг. 2).Передача крутящего момента с привода 27, расположенного на рычаге манипулятора, осуществляется с помощью шлицевого вала 28, на котором установлена впулка 26 и зафиксирована с помогцью фиксатора 29, смонтированного в игл и новом вале 28. Сменный инструмент манипулятора (схват, сверлильная головка или гайковерт) устанавливаются в магазине в специальных держателях, которые подпружинены относительно своего основания. На фиг. 3 показан один из вариантов крепления на рычаге манипулятора сверлильной (или шлифовальной) головки 30, которая имеет индивидуальный привод 31 вращения сверла, а электропитание его осуществляется с помощью штепсельного разьема 32. Поступательное перемещение - рабочий ход сверла осуществляется за счет привода 27 устройства, а обратный ход - за счет возвратной пружины (не показана). Величина подачи сверлильной головки может быть задана, например, с помощью датчика 33 обратной связи, кинематически связанного со шлицевым валом 28. С помощью датчика 33 могут быть определены также размеры предмета, с которым работает манипулятор.Величина усилия зажима манипулируемого предмета определяется с помощью тензодатчиков 34, которые установлены на пружинах 24 ползуна 20.Устройство для стыковки сменного инструмента манипулятора раоотает следующим образом.Имеется три режима работы: режим фиксации инструмента, например схвата; рабочий режим - для схвата зажим (разжим) манипулируемого предмета, а также режим сверления в случае использования сверлильной головки; режим расфиксации инструмента и его замена. В первом режиме в исходном положении рычаг манипулятора с устройством стыковки располагают напротив схвата, установленного в держателе магазина, так что стыковочные поверхности устройства стыковки манипулятора, выполненные в виде центрируюшей стыковочной. поверхности 2 и направляющего конуса 5, располагаются соосно стыковочной направляющей втулке 4 схвата. Рычаг манипулятора перемешается в направлении направляющей втулки 4 до их соединения. Ползун 20 находится в крайнем правом положении, защелки 25 утоплены в пазах направляющего конуса 5. Нажимная втулка 15 взведена также в крайнееправое положение и фиксируется в нем с помощью стопоров 21. По сигналу с системы управления привод 27 вращает шлицевой вал 28 и перемещает ползун 20 влево. При этом защелки 25 выходят из пазов направляющего конуса 5, захватывают стыковочную направляющую втулку 4 схвата за кольцевую проточку на внутренней конической поверхности и производят поджим и центрирование схвата. Схват центрируется стыковочной поверхностью 2 рычага робо 12880475 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 3та (здесь достигается соосность осей схвата и рычага манипулятора), а . при поджиме осуществляется его установка относительно продольной оси за счет взаимодействия выступов 3 на стыковочной поверхности 2 и фасонных прорезей в направляющей втулке 4. Своей поверхностью направляющая втулка 4 схвата находит на стопоры 21 и расфиксирует нажимную втулку 15 клинового шарикового зажима. Зажимные элементы - шарики 17 под действием нажимной втулки 15, подпружиненной пружинами 16, входят в фиксирующий поясок 7 втулки 4 и фиксируют схват.При дальнейшем вращении шлицевого вала 28 защелки 25, расположенные на кронштейнах 23, остаются неподвижными, перемещается только втулка 22 ползуна 20. При этом пластинчатые пружины 24 изгибаются и с тензодатчиков 34 в систему управления поступает сигнал о возрастании усилия, с которым схват поджи мается к посадочным поверхностям рычага манипулятора. Если нет необходимости в зажиме манипулируемого предмета, то информация, поступающая в систему управления с тензодатчиков 34, служит для останова привода 2. При дальнейшем вращении вала 28 происходит его расфиксация с винтовой втулкой 26, при этом шарики фиксатора 29 утапливаются и винтовая втулка 26 начинает движение вперед. При перемегцении винтовой втулки 26 центральная втулка 22 под действием пружин 24 возвращается в свое нейтральное положение, а с тензодатчиков 34 в систему управления поступает сигнал о снятии усилия. Данный сигнал может быть также использован в качестве информации о начале перемещения губок схвата.В рабочем режиме от привода 27 вращающийся момент передается через шлицевой вал 28 на винтовую втулку 26. Ползун 20 находится в крайнем левом положении, винтовая втулка 26 своей торцовой поверхностью нажимает на приводной элемент 9, который, перемешаясь по оси 13, сжимает пружину 14 обратного хода и поворачивает с помощью тяг 10 рычаги 11 и 12. Зажимные губки 8 сходятся. Корпус 6 схвата, рычаги 11 и 12 и зажимные губки 8 образуют механизмы параллелограммов, благодаря которым обеспечивается параллельность движения зажимных губок 8 схвата. При зажиме, если между губками 8 нет никакого предмета, они сжимаются беспрепятственно и, дойдя до конечного положения, останавливаются по сигналу датчика 33 обратной связи. Число импульсов, поступающих, например, с импульсного датчика 33 обратной связи, однозначно определяет весь диапазон раскрытия губок схвата. В тех случаях, когда между губками схвата находится какой-либо предмет, они начинают его обжимать. При этом поступательное перемещение приводного элемента 9 и, соответственно, винтовой втулки 26 приостанавливается. Винтовая втулка 26, вращаясь, заставляет перемещаться влево втулку 22 ползуна 20, которая изгибает пружины 24 с наклеенными на них тензодатчиками 34.При достижении определенного усилия зажима манипулируемого предмета, величина которого определяется жесткостью пружин 24 и кинематической схемой рычагов, система управления выдает сигнал на останов привода 27. Резьба на втулке 26 выполнена самотормозящейся, поэтому не происходит самопроизвольный разжим губок. В рабочем режиме схват манипулятора может избирательно производить зажим различных деталей с определенным усилием, так как конструкция схвата позволяет определять размер зажимаемой детали с помощью датчика 33 обратной связи, а регулировать усилие зажима с помощью тензодатчиков 34.Режим обьекта происходит в обратном порядке, при вращении выходного вала привода 27 с обратную сторону. Сначала втулка 22 нолзуна 20 возвращается в свое нейтральное положение и при этом в систему управления с датчиков 34 поступает информация о снятии усилия. Затем винтовая втулка 26 возвращается в свое крайнее левое положение и фиксируется на шлицевом валу 28 фиксатором 29. В это же время губки 8 схвата разводятся до своего крайнего положения с помощью пружины 14, которая воздействует на приводной элемент 9. Момент отключения привода определяется с помощью датчика 33 обратной связи.Расфиксация и замена схвата производится следующим образом. После окончания работы с манипулируемым предметом система управления манипулятором выдает команду ца замену схвата (инструмента). В это время рычаг манипулятора со сменяемым схватом находится строго над держателем, в который должен быть установлен схват. Неточность позиционирования манипулятора относительно держателя компенсируется пружинами, соединяющими держатель с основанием магазина инструментов. Выходной вал привода 27, шлицевой вал 28 и винтовая втулка 26 вращаются по часовой стрелке (фиг. 2), при этом ползун 20 с защелками 25 поступательно перемещается в пазах корпуса 1 вперед. Защелки 25 выходят из зацепления с кольцевой проточкой ца внутренней конической поверхности цаправляющей втулки 4 схвата. Кронштейны 23 ползуна 20 своим корпусом при движении вперед упираются в выступы 19 специальной нажцмной втулки5 и осуществляют расфцксацию клинового шарикового зажима. При этом нажцмцая втулка 5 перемещается вправо, сжимая пружины 16. 1 Иарики7 под воздействием5пружин 18 выходят из фиксирующего пояска 7 и расфиксируют схват. В крайнем правом положении нажимная втулка 15 фиксируется с помоцью стопора 21. Одновременно с расфиксацией клинового шарикового зажима при перемещении ползуна 20 вправо защелки 25 утапливаются в пазы направляющего конуса 5 и ползун 20, упираясь своими кронштейнами в направляющую втулку 4, выдвигает схват из устройства для стыковки манипулятора. Привод 27 останавливается по сигналам датчика 33 обратной связи и датчиков 34, после чего подается команда на приводные устройства манипулятора, который, перемешаясь, устанавливает сменяемый схват в держатель и освобождается от него.Снятый схват остается в держателе магазина, а манипулятор по команде с системы управления перемешается к следующему держателю, в котором находится необходимый инструмент.В случае применения при работе манипулятора сверлильной головки режимы ее установки и смены аналогичны описанным. Вращение сверла осуществляется от индивидуального привода 31 (фиг. 3), подача - от привода 27, а обратный ход - за счет возвратной пружины. Величина подачи ре 288047Ьгулируется датчиком 33 обратной связи (фиг. 1), а скорость подачи определяется числом оборотов привода 27. Используя в процессе работы показания тензодатчиков 34, можно контролировать силу реза 5 ния сверла и также выявить поломку изатупление его режущих кромок. Г 1 ри нормальном режиме работы с тензодатчиков 34 в систему управления поступает информация об определенном усилии, которое от1 и начала до конца сверления меняется незначительно. Резкое увеличение значения силы резания, снимаемого тензодатчиками 34, свидетельствует о поломке или затуплении инструмента.Предлагаемое устройство для стыковки5 сменного инструмента может использоваться в промышленных роботах, работающих как с основным, так и вспомогательным оборудованием. Оно позволяет оперативно сменять как сами рабочие органы (схваты), так и другой рабочий инструмент (сверлильные, фрезерные головки, гайковерты и т.п.). В устройстве от одного привода осугцествляется зажим манипулируемых предметов, рабочая подача сверлильных и других головок, а также фик 25 сация и расфиксация схватов и инструмента.25ДДг 422 1Составитель С. Коршошенко Редактор И. Николайцук Техред И. Верес Корректор М немчикЗаказ 7756/15 Тираж 976 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и пкрьпий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4,5Производственно-полиграфицеское предприятие, г. Ужгород, л. Проектная, 4