Манипулятор

(51)5 ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ИДЕТЕЛ ЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производствейное объединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроизводства(56) Авторское свидетельство СССР : М 1119837, кл, 8 254 9(00, 1983.(57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в качестве . манипулятора для захвата и перемещения предметов. Цель - повышение производи. тельности путем сокращения числа подвиж 2ных и трущихся частей, На основании 1 с возможностью вертикального перемещения установлен ползун 2, на котором шарнирно закреплена механическая рука 3. На конце последней шарнирно закреплено звено 4 с захватом 5, Кинематическая связь, состоящая из звездочек 12 и 14 и цепного контура 13, соединяет основание 1 со звеном 4. Упоры-фиксаторы 19 крайних положений руки 3 выполнены в виде пневмоструйных схватов. От приводов ползун 2 перемещается вниз. Аккумуляторы 22 разгоняют руку 3 при ее перемещении из одного крайнего положения в другое, а упоры-фиксаторы восполняют потери энергии, притягивая руку 3 при ее подходе к другому крайнему положению, 2 з,п.ф-лы, 9 ил,ОИзобретение относится к станкостроению, в частности к манипуляторам для захвата и перемещения предметов.Цель изобретения - повышение производител ь ности.На фиг, 1 показана кинематическая схема манипулятора; на фиг. 2 - то же, видсверху; на фиг, 3 - пример пневмоуструйного привода вертикального перемещения, нафиг, 4- пример электромагнитного приводавертикального перемещения руки; на Фиг,5 пример манипулятора с двумя руками, видсверху; на.фиг. б - пример возможной. компоновки манипулятора на прессе; на фиг. 7и 8- примеры исполнения пневмоструйногоупора-фиксатора; на фиг. 9 - пример установки полэуна манипулятора на основаниипосредством роликов,Манипулятор содержит основание. 1,ползун 2, механическую руку 3, звено 4 с.захватом 5, кинематическую связь б звена 4с основанием 1.Голэун 2 установлен на основании 1 свозможностью возвратного вертикальногоперемещения посредством привода 7 и пружины 8, На ползуне 2 с помощью подшипникового узла 9 шарнирно закрепленамеханицеская рука 3, на конце которой посредством подшипниковога узла 10 и вала11 шарнирно закреплено звено 4 с захватом,5, На валу 11 жестко закреплена звездочка12, которая контуром 13 цепной передачисвязана со звездочкой 14, жестко закрепленной на ползуне 2. При этом звездочка 14снабжена втулкой 15, обеспечивающей возвратное поступательное перемещениезвездочки 14 относительно направляющей.16, жестко закрепленной на основании 1.Это обеспечивает поворот звена 4 при повороте руки 3, а также синхронное перемещение механической руки 3 и звездочки 14.Привод 7 полэуна 2 выполнен в виде расточки 17, в которой размещен ползун 2 и которая каналом 18 сообщена с источникомрабочей среды. Подача рабочей среды черезраспределитель (не показан) обеспечиваетперемещение ползуна 2. На основании 1 свозможностью поворота вокруг вертикальной оси манипулятора закреплены упорыфиксаторы 19 крайних положениймеханицеской руки 3, что позволяет регулировать угол поворота руки 3, Упоры-фиксаторы 19 выполнены в виде пневмоструйныхсхватов, имеющих сопло 20 для преобразования потенциальной энергии рабочей среды в кинетическую энергию потока рабочейсреды, истекающего из сопла 20, т.е. ускорение этого потока, Подвод рабочей средык соплу 20 осуществляется по каналу 2.1 через распределитель не показан).Разрежение в зоне рабочей поверхности упора-фиксатора .19 обеспечивает притяжение и удержание руки 3, а также перемещение руки 3 вдоль упора-фиксатора5 19 без отрыва от него, поскольку созданная воздушная подушка уменьшает трение скольжения. Она же исключает удары при притяжении руки 3, Упоры-фиксаторы 19 размещены на максимально возможном 10 удалении от вертикальной оси манипулятора, что позволяет уменьшить величину силы,требуемой для удержания руки 3 в крайнем положении и тем самим сократить расход рабочей среды. Сама рука 3 связана с основанием 1 двумя аккумуляторами 22 механицеской энергии, установленными на основании 1 с возможностью изменения точки крепления, цто позволяет изменять угол поворота руки 3. Аккумулятор 22 может20 быть выполнен в виде плоской ленточной часовой) пружины или в виде витой пружины, Соотношение длины руки 3 и звена 4, а также числа зубьев звездочек 12 и 14. выби. рвется из условия технологической задачи,25 расстояния.от траектории перемещения захвата 5 до оси поворота руки 3 в соответствии с известным соотношением для передаточного отношения 1. Кинематическая связь 6 звена 4 с основанием 1 может быть выполнена не только в виде звездочек 12 и 14, цепного контура 13, но и в виде барабанов вместо звездочек 12 и 14 и контура из тросика вместо контура 13. Захват 5 30 Предварительно механическую руку 3 перемещают вручную в крайнее положение для подготовки исходного положения, После этого распределителем подают рабочую среду в соответствующий упор-фиксатор 19,50 Рабочая среда ускоряется в сопле 20 и истекает в атмосферу, создавая в зоне рабочей поверхности схвата разрежение, которое притягивает руку 3 к упору-фиксатору 19 и 55 удерживает ее, Один из аккумуляторов 22 механической энергии накапливает потенциальную энергию при перемещении руки 3 в исходное положение. Далее распределитель подает рабочую среду в привод 7, т.е. по каналу 18 в расточку 17, и ползун 2 переможет быть выполнен в виде клещевого, 35 электромагнитного, вакуумного и иного захвата, Это позволяет подавать в обрабатывающую машину как плоские, так и объемные заготовки. Вертикальное перемещение ползуна 2 и рук 3 ограничивается 40 расточкой 17 и основанием 1, Пружина 8уменьшает ударную нагрузку в крайнем нижнем положении.Манипулятор работает следующим образом.45мещает руку 3 вниз без отрыва от упора- Возможно исполнение манипулятора,фиксатора 19, сжимая пружину 8 и накапли- когда привод 7 выполнен в виде пневмоствая в ней потенциальную энергию. Захват 5 руйного схвата 23, размещенного над мехасрабатывает и захватывает заготовку, кото- нической рукой 3 и своей рабочейрая находится в ориентированном виде на 5 поверхностью 24 обращенного к звездочкерабочей позиции, Затем прекращается по. Пневмоструйныйсхват 23 имеетзонтичдача рабочей среды в привод 7 и пружина 8 ное сопло 25 и канал 26 для подвода рабочейподнимает руку 3 вверх, После определен- среды к соплу 25. Схват 23 жестко закрепленного вертикального перемещения руки 3 на основании 1,прекращается подача рабочей среды в упорфиксатор 19. Аккумулятор 22 механической Такой манипулятор работает следуюэнергии разгоняет руку 3 из исходного по- щим образом,ложения в сторону к обрабатывающей ма- При подаче рабочей среды в канал 26шине. Вся потенциальная энергия этого поток ее ускоряется н сопле 25 и истекает ваккумулятора 22 превращается в кинемати зазор между схватом 23 и звездочкой 14.ческую энергию подвижной части манипу- Создаваемое при этом разрежение обеспелятора, Во второй половине этого движения чивает притяжение звездочки 14 к схвату 23,второй аккумулятор 22 тормозит движение перемещение ползуна 2, сжатие пружины 8подвижной части манипулятора (руки 3 и. и опускание механической руки 3, В остальдр, частей) и накапливает потенциальную 20 ном манипулятор работаетаналогичноопиэнергию. Разного рода потери обуславлива- санному.ют недоход руки 3 до крайнего положения, Возможно исполнение привода 7, когдано подача рабочей среды в соответствую- он выполнен в виде катушки 27 электромагщий упор-фиксатор 19 создает силу притя- нита, якорем которого является ползун 2.жения, которая доводит руку 3 до крайнего 25 Такое исполнение возможно при малом верположения, сообщая. тем самым в по- тикальном перемещении руки 3 порядка 3движную часть манипулятора энергию, 10 мм. Перемещение ползуна 2 осуществлявосполняющую потери ее в процессе пере- ется при подключении катушки 27 к источмещения. Подача рабочей среды в привод 7 нику электрического тока, В остальномобеспечивает опускание ползуна 2 и руки 3 30 манипулятор работает аналогично описанвниз без отрыва от упора-Фиксатора 19. За- ному.хват 5 перемещается вниз и опускает заго- Возможно исполнение манипулятора,.товку в обрабатывающую машину. Захват 5 когда на ползуне 2 закреплены с возможноразжимается, а подача рабочей среды в при- стью изменения угла между ними две мехавод 7 прекращается, Пружиной 8 рука 3 пе нические руки 3, Звездочки 12 на обеихремещается вверх. После определенного руках 3 и звездочка 14 на ползуне 2 имеют,вертикальногоперемещениярукиЗпрекра- общий контур 28 цепной передачи, имеющается подача рабочей среды в соответст- щий дополнительно звездочку 29,.закрепвующий упор-фиксатор 19. Аккумулятор 22 ленную на ползуне 2 и пружиной 30механической энергии разгоняет руку 3 в 40 подпружиненную относительно ползуна 2,сторону исходного положения, Во второй Такое исполнение позволяет устанавливать.половине этого движения другой аккумуля- угол между. двумя руками 3 такой величины, .тор 22 тормозитдвижение подвижной части которая обеспечивает решение конкретнойманипулятора и накапливает потенциаль- технологической задачи по обеспечениюную энергию. Рука 3 недоходитдо крайнего 45 подачи заготовки вобрабатывающую машиположения, но после подачи рабочей среды ну и удаления готового изделия из нее. Прив соответствующий упор-фиксатор 19 созда- это одна рука 3 осуществляет подачу заго-,ется сила, которая доводит руку 3 до край- товки, а другая рука 3 удаляет готовое изденего положения и удерживает ее в этом лие.положении. Далее цикл может быть продол Один из упоров-фиксаторов 19 удержижен. Во время поворота руки 3 контур 13 вает в крайнем положении одну руку 3, ацепной передачи вращает звездочку 12, по- другой упор-фиксатор 19 удерживает в крайворачивая тем самым звено 4 с захватом 5 в нем положении другую руку 3.ту или иную сторону в зависимости от на- При таком исполнении манипулятора онправления поворота руки 3. В процессе од устанавливается, например, с фронта пресного рабочего цикла манипулятора са по оси штампа и закрепляется на станинесовершается только две операции фиксации этого пресса таким образом, чтобы обслужии две операции расфиксации механической вать штамп с фронта, подавая заготовки ируки 3, т.е. на восемь операций меньше, чем удаляя готовое изделие между направляюв известном манипуляторе, щими штампа.ричный поток окружающей среды через отверстия 37, камеру 35 смешения, диффуэор36, Разрежение и вторичный поток окружающей среды воздействуют на руку 3, притя 5 гивая и прижимал ее к основанию 32,Вторичный поток окружающей среды создаетдополнительное усилие притяжения руки 3.Возможно исполнение манипулятора,когда ползун 2: закреплен на основании 110 посредством роликов 38, имеющихпрофиль, соответствующий профилю ползуна 2 например, квадратный); Замена тренияскольжения трением качения .снижает уровень трения при перемещении ползуна 2,15 работа его происходит, аналогично описанному,Возможно исполнение, когда в качествеползуна 2 применены направляющие. типаКЯЯЮ производства фирмы ТНК СО.,Л.ТО,2 О Япония, что существенным образом. сокращает габариты манипулятора и упрощаеткомпоновку его.Предлагаемое техническое решение сокращает число подвижных и трущихся час 25 тей, уменьшает габариты манипулятора, егомассу, силы трения.и момент инерции;Вследствие этого быстродействие манипулятора возрастает, Одновременно снижается трудоемкость изготовления,30 1. Манипулятор; содержащий основание с установленной на нем с возможно стью вер-икального перемещения и 2. Манипулятор по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что упоры-фиксаторы закрепленына основании с возможностью регулировочного поворота в плоскости поворота механической руки.3, Манипулятор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен дополнительТакой манипулятор работает следующим образом,В исходном положении ползун прессанаходится в верхнем положении, готовоеизделие в штампе пресса, а заготовка расположена на рабочей позиции питателя,Упор-фиксатор 19: удерживает руку 3 так, чтоодна рука 3 находится над рабочей позицией питателя, а другая рука 3 расположенанад штампом пресса, По команде системыуправления привод 7 опускает руки 3 вниз исхваты 5 захватывают соответственно заготовку и готовое изделие, Затем по командепрекращается подача рабочей среды в привод 7, пружина 8 несколько поднимает руки3, после чего прекращается подача рабочейсреды в упор-фиксатор 19, Аккумулятор 22разгоняет механические руки 3 из исходного положения. После достижения руками 3крайнего положения они фиксируются упорами-фиксаторами 19. Привод 7 опускаетруки 3 вниз и схваты 5 освобождают заго-.товку.в ложементе штампа и готовое изделие надтарой. Затем прекращается подачарабочей среды в привод 7, пружина 8 поднимает руки 3 вверх. После определенноговертикального перемещения рук.3 прекращается подача рабочей среды в упор-фиксатор 19 и аккумулятор 22 разгоняет руки 3 в.сторону исходного положения, После выхо- .да схвата 5 из зоны штампа совершаетсяпроцесс штамповки и ползун фиксируется вверхнем положении. К этому моменту руки3 перемещаются в другое крайнее положение и привод 7 опускает эти руки 3, послечего схваты 5 захвать вают заготовку и готовое изделие. Далее цикл работы повторяется, За один рабочий цикл соьершается всегодве операции фиксации и две операции расфиксации крайнего положения механических рук 3, Число операций резкосокращается - вместо 24 операций для двухманипуляторов всего. четыре операции длядвухрукого манипулятора.Возможно исполненис пневмоструйного упора-фиксатора 19 в виде корпуса 31,основания 32 и сопла 33, соединенного систочником рабочей среды посредством канала 34. Торцовые поверхности корпуса 31и.основания 32 образуют камеру 35 смешения, диффуэор 36 Восновании 32 выполнены отверстия 37.При таком исполнении манипулятор работает следующим образом,При подаче рабочей среды в канал 34поток ее ускоряется в сопле 33, истекает вкамеру 35 смешения, захватывает окружающую среду и через диффузор 36 выбрасывает ее в атмосферу. Создается разрежение вкамере 35 смешения, которое образует втоФормула изобретения поворота механической рукой, на свободном конце которой шарнирно закреплено звено с захватом, кинематически связанное с основанием, приводы вертикального перемещения и поворота руки, аккумуляторы механической энергии и упоры-фиксаторы крайних положений механической руки, о тлича ю щий ся тем,что,сцельюповышения производительности манипулятор снабжен установленным на основании с возможностью вертикального перемещения ползуном, на котором шарнирно закрепленамеханическая рука и жестко закреплен элемент упомянутой кинематической связи, а упоры-фиксаторы крайних положений механической руки выполнены ввиде пневмоструйных схватов, 1646844 10ной механической рукой, при этом Звенья с захватами основной и дополнительной механических рук кинематически связанымежду собой,1646844 Составитель Д.Блиноехред М,Моргентал Корректор М,Максимишинец П едак аквз 1371 Тираж 475 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101