Устройство для манипулирования деталями

СОЮЗ СОВЕТсоциАлистичРЕСПУБЛИК 82397 5 д 3/О 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЗСГГОюдгрОБРЕТЕНИ ИОАН К ПАТЕН во СССР 1979.ЛИРОВАН машиноойствам тственно инстру ляется рования ы в лю(21) 4027424/25-08(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИАНИПУДЕТАЛЯИИ(57 ) Изобретение относитсястроению, в частности к усдля манипулирования и соотвпозиционирования деталей илиментов. Целью изобретенияповышение точности позициопромежуточной шариковой оп бом конечном положении за счет усиления направляющих колонн в направлении главной нагрузки и смещения вдвух различных плоскостях пространства. Для этого устройство для манипулирования деталями имеет направляющую 5, образованную налравляющими колоннами. На ней с возможностью перемещения установлена промежуточная шариковая опора 4, связанная с устройством позиционирования 8. Направляющие колонны 6 и 7 имеют соответственно дополнительные опорные элементы 16и 18, расположенные параллельно им.Дополнительные опорные элементы располагаются в плоскостях 17 и 19, рас,положенных параллельно направляющимколоннам 6 и 7 и под углом друг кдругу, и подпирают направляющие колонны 6 и 7. .8 з.п. ф-лы, 8 нл.Изобретение относится к магцина- строению, в частности к устройствамдля манипулирования и, соответственно, позиционирования деталей или5инструментов,Делью изобретения является обеспечение точного позиционирования промежуточной шариковой опоры в любом конечном положении за счет усиления на Оправляющих колонн в направлении главной нагрузки и смещения в двух различных плоскостях пространства,На фиг,1 изображено устройстводля манипулирования или позиционирования деталями, общий вид; на фиг.2 вид А на фиг.1 с частичным разрезомБ-Б на фиг.1; на фиг.З - направляющая колонна с закрепленным на ней дополнительным опорным элементом, вид 20сбоку," на фиг,4 - вариант исполненияустройства для манипулирования деталями, вид А на фиг.1; на фиг.5 - вариант исполнения устройства для манипулирования деталями, вид сбоку; нафиг,б - ниц В на фиг,51 на фиг,7вариант исполнения устройства для манипулирования деталями, частичныйразрез Г-Г на фиг,5; на фиг.8 - частьустройства,вид сбоку, разред Д-Д нафиг,7.В устройстве 1 для манипулирования деталями 2 или ихпозицианированиязахватное устройство 3 закрепляетсяна промежуточной шариковой опоре 4, 35которая установлена с возможностьюперемещения вдоль направляющей 5, образованной направляющими колоннами 6и 7, нри помощи устройства 8 позиционирования, например цилиндрапоршневаго устройства силового цилиндра 9, Направляющие колонны 6 и 7сваимн концевыми участками установлены в опорные плиты 10 и 11, образующими вместе с опорной плитой 12 45несущий корпус 1,основание) 13, Обенаправляющие колонны 6 и 7 как в горизонтальном, так и в вертикальномнаправлениях смещены одна относительна другой, и, следовательно, распола"50гаются в плоскости 14, проходящей наклонна к горизонтали,Нижняя направляющая колонны 6 имеет дополнительный опорный элемент 15,образананный опорной планкой 16 прямаугальпага сечения, центральной отнаситгньпо вертикальной плоскости 17и праха;чн;ей через центр направляющей к н пны 6, для подпирания и усиления при нагрузках в направлениивертикальной плоскости 17,Верхней направляющей колонне 7также принадлежит дополнительныйопорный элемент 18, образованный опорной планкой 16 прямоугольного сечения, который располагается по середине горизонтальной плоскости 19, проходящей через центр направляющей колонны 7,Высота сечения 20 параллельна соответственно гаризонтаггьной или вертикальной плоскостям 19 и 17 соответственно и больше ширины 21 сеченияопорных планок 16, Ширина 21 сечения опорных планок 16 меньше циамера 22 направляющих колонн 6 и 7Благодаря этому направляющие колонны 6 и 7 усиливаются в горизонталь"ной и вертикальной плоскостях 19 и 17,а направляющая 5 становится жестчев обоих этих направлениях. Это обеспечивает строго параллельный ход промежуточной шариковой опоры 4, таккак прогиб направляющих колонн дажепри приложении больших усилий в. зонезахватного устройства 3 в направленииобеих плоскостей 17 и 19 уменьшается.Для достижения повышения жесткости внаправлении горизонтальной и вертикальной плоскостей 19 и 17, отвечающего характеру изгиба направляющихколонн 6 и 7, можно (как показанов схематическом изображении направляющих колонн 6 на фиг,1) выбиратьвысоту сечения 20 и момент сопротив-,ления направляющей колонны 6,7 в соответствии ожидаемому ходу линии изгиба. Благодаря этому можно подгонять фактический момент сопротивленияв различных участках длины направляющих колонн 6 или 7 к возникающим вэтих зонах нагрузкам, в частности кнагрузкам от изгибающего момента.На фиг.З при помощи сечения направляющей колонны 23 показано, чтосоединение опорной планки 16 с направляющей колонной 23 может осуществляться следующим образомНаправляющаяколонна 23 имеет сечение в виде участка круга и на плоской стороне 24 направляющей колонны 23 опорная планка 16 винтами 25 соединена с направляющей колонной 23,Но можно также (фиг.1 и 2) направляющие колонны 6 и 7 выполнять с пазом, проходящим в их продольном направлении, имеющем ширину, примерносоответствующую ширине 21 сечения опорных планок 16, так что они могут вставляться в направляющие колонны 6 и 75На фиг,4 показан вариант исполнения устройства 1, в котором направляющие колонны 26 и 27, образующие направляющую, также расположены в косых вертикальных плоскостях 14, На этмх направляющих колоннах 26 и 27 с возможностью перемещения установлена промежуточная шариковая опора 4.Для ужесточения направляющих колонн в горизонтальной плоскости 19 и вертикальной плоскости 17 дополнительные опорные элементы 28, образованные опорными планками 29, располагаются здесь в зеркально отображенных по расположению сегментах кругло го сечения направляющих колонн 26 и 27. Опорные планки 29 имеют квадрат" ное сечение со стороны длиной 30. Та" ким образом, направляющие колонны 26 и 27 усиливаются в обоих пространственных направлениях, фиксированных плоскостями 17 и 19. Дополнительно зеркальным расположением можно обеспечить восприятие возникающих в противоположных направлениях нагрузок в горизонтальной и, соответственно, в вертикальной плоскостях 19 и 17,Боковые длины 30 опорных планок 29 выбраны так, что диагональ сечения опорной планки 29 короче диаметра на правляющей колонны 26 или 27. Т.е, в любом, случае обеспечивается стротое безлюфтовое направление промежуточной опоры 4,при установке этих опор 40 ньм планок 29.На фиг.5 и 6 представлено устройство 1 для манипулирования деталями или инструментом для позиционирования их. Оно охватывает несущий кор 45 пус 31, включающий в себя одну опорную плиту 32, две несущих плиты 33 и вторую опорную плиту 34. В этом несущем корпусе в вертикальной плоскости 14, проходящей наклонно к вертикальной плоскости, располагаются две направляющие колонны 35 и 36, Чтобы по всей длине направляющих колонн 35 и 36 обеспечить строго параллельное и умеренное по высоте направление промежуточной Шариковой опоры 4, на которой может монтироваться захватное устройство, инструмент и т.п., каждая иэ двух направляющих колонн 35 и 36 через дополнительньп опорный элемент 37 непосредственно опирается на одну иэ двух опорных плит 32 и 34, При этом дополнительные опорные элементы 37 образуются опорными планками 38, причем эти опорные планки 38 одновременно служат для пропускания крепежных элементов 39, которыми эти направляющие колонны 35 и 36 крепятся к опорным плитам 32Направляющие колонны 35 и 36 (фиг.5) проходят между обращенными друг к другу боковыми сторонами несущих плит 33 и непосредственно в них не крепятся, Таким образом, можнс изменения длин, возникающие из-эа температурных колебаний во время работы, например, эа счет выделения тепла трения и т.п., отводит равномерно по всей длине направляющих колонн 35, 36 или принадлежащих к ним опорных планок 38 на опорных плитах 32, 34, Несущие плиты 33 служат для того, чтобы удерживать конечные упоры 40 или амортизаторы 41. Весь несущий корпус основание 31 с направляющими колоннами 35 и 36 располагается, например, на другом несущем корпусе 42 такого же или аналогичного устройства,1, причем каждое из этих устройств может образовать линейную ось манипуляционного устройства. Благодаря этому можно создавать высоко нагруженные направляющие колонны 35 сравнительно малого сечения, вследствие чего можно экономить место для направляющих колонн 35 и 36 в промежуточной шариковой опоре 4, Поэтому такую промежуточную. шариковую опору можно выполнять с меньшими размерами сечения, благодаря чему даже в устройстве, которому отведено весьма сжатое пространство, хватает места для размещения устройства позиционирования 8 для такой промежуточной шариковой опоры 4 и измерительной системы 43, схематически показанной на фиг.6, в пределах несущего корпуса. Эта измерительная система 43 может быть образована, например, натянутой шкалой оснащенной кодом, которая может считываться при движении промежуточной шариковой опоры 4 по направляющим колоннам 35, 36, для того чтобы удерживать ее между конечными положениями, определенными концевыми упорами 40, например, в промежуточныхположениях, и с помощью тормоза помере надобности при фиксировании,Вместо двух направляющих колоннможно усиливать в требуемом направлении действия главной нагрузки лишьодну, если этого достаточно для определенного случая, Кроме того, в рамках изобретения можно видоизменятьформу опорных элементов или опорныхпланок, если при этом две параллельные направляющие колонны приобретаютсоответствующее усиление или ужесточение в двух различных пространственных направлениях.Можно, направляющие колонны 6 и 7(фиг1) установить в одной из двухйесущих плит 10 или 11 неподвижно,что, например, показано в зоне несущей плиты 10 с помощью фиксирующегоштифта 44, а в противоположной несущей плите 11 свободно перемещаемымив продольном направлении. Благодаряэтому можно при более длинных направляющих колоннах и колеблющихся окружающих температурах осуществлять компенсацию длины направляющих колонн 6и 7, не допуская перенапряжения несущего корпуса (основания) 13 или изгиба направляющих колонн 6 и 7.30Благодаря устройству (фиг.6) принадлежащих направляющим колоннам 35упорных планок было достигнуто то,что даже при эксцентричной нагрузке(стрелка 45) например, захватным устройством 3 вопреки направлению каретки направляющей втулки эксцентричноеусилие (стрелка 46 ) может безупречнопередаваться на направляющие колонны 35,1 а фиг,7 и 8 показан другой вариант устройства для манипуливания и позиционирования деталей.Приэтом направляющая 5 образована двумянаправляющими колоннами 47 и 48, которые расположены в плоскости 14, косой относительно горизонтальной плоскости 19 и вертикальной плоскости 17,По двум направляющим колоннам 47 и 48перемещается промежуточная шариковаяопора (каретка) 4, которая черезсферические центрирующие устройст"ва 49 и 50 опирается на направляющиеколонны 47 и 48,Сферические центрирующие устройства 49 и 50 имеют примерно Собразное55сечение, причем два конца 51 и 52гильзы 53, хранящей шарики 54, в окружном направлении разведены по крайней мере на угол раствора 55. В этой не охваченной гильзой 53 части по" верхности направляющих колонн 47 и 48 расположены опорные элементы 56 и 57, Они соединяются друг с другом.склеиванием или с использованием эффекта зажима, или механическими крепежными средствами типа винтов. Если на промежуточной шариковой опоре (каретка) 4 захватное устройство 3 располагается на стороне, обращенной от обращенных одна,к другой сторон обеих направляющих колонн 47, 48, т.е. эксцентрично к направляющей 5, то захватным устройством и захваченной им деталью, т.е. массой 58, создается момент вращения, пытающийся повернуть промежуточную шариковую опору (каретку) 4 вокруг средней точки направляющих колонн 48. Иэ-за этого возникает показанный стрелкой 59 момент вращения, действующий на направляющую колонну 47. Напротив, направляющая колонна 48 нагружается в о,.новном в направлении силы тяжести, направленной в данном примере параллельно вертикальному направлению к массе 58, показанном стрелкой 60, В соответствии с этим опорный элемент 57 принадлежит сторне направляющей колонны 48, противоположной действию силы тяжести (стрелка 60), чтобы воспринимать вызванные массой 58 нагрузки в этом направлении и предотвращать недопустимый прогиб направляющей колонны. Опорный элемент 56, принадлежащий направляющей колонне 47, соответст венно расположен также со стороны направляющей колонны 47, противоположной обозначенному стрелкой момен" ту вращения. Он предотвращает недо- пустимый прогиб направляющей колонны при действии сдвигающих сил, возникающих из-за момента вращения. Одновременно при таком устройстве опорных элементов шариковая направляющая с открытой областью гильзы 53 расположена со стороны, противоположной действующему усилию. Благодаря этому натягивание гильзы 53 как у направляющей колонны 47, так и у направляющей колонны 48 надежно предотвращает ся, если даже они погружены большими усилиями.Для осуществления изобретения (фиг,7) все равно, проходит ли наклонная плоскость 14 через среднюю1382397 точку 61 направляющих колонн 47,48или эта плоскость 14 проходит по касательной к направляющим колоннам 4748, как схематически показано в области направляющей колонны 48,На фиг.8 показана часть устройства, а именно шарики 54, которые подпирают гильзу 53 и, следовательно,корпус промежуточной шариковой опоры(каретки) 4 на направляющей колонне 48.Следует отметить, что даже независимо от компоновки опорных элементовв относительном расположении гильзшариковых направляющих при эксцентрично относительно направляющей 5 размещенных грузах может быть усмотреносамостоятельное соответствующее изобретению решение, К тому же при нагруз 20ках, действующих исключительно в горизонтальной 19 или вертикальной 17плоскости, дополнительные опорныеэлементы обеих направляющих колоннтоже могут располагаться исключительно в горизонтальной или, соответственно, в вертикальной плоскости илив плоскости, параллельной им. Крометого, исполнение опорного элемента ввиде опорной планки, уступчатой впродольном направлении направляющей,а также специальный вид крепления направляющих колонн на опорных планкахили комбинация компоновки и/иликрепления опорных планок с направляющими колоннами в несущих плитах 10,11могут рассматриваться как соответст"вующее изобретению решение, особенно тогда, когда лишь дополнительныеопорные эл 6 менты фиксируются в несуф 40щих плитах 10, 11, а направляющиеколонны с продольной подвижностью установлены на опорных элементах.Еще одно преимущество расположения опорных элементов при высокона 45груженных направляющих 5 заключаетсяпрежде всего в том, что создана увеличенная поверхность сечения для теплоотвода, вследствие чего могут надежно исключаться изменения длинили сечения из-эа разности температурФормула изобретения 1, Устройство для манипулирова ния деталями или инструментами, содержащее основание, образованное опорными плитами и направляющими колонцами, промежуточцун шариковую опору, установленную с возможцостью перемещения на направляющих колоннах цсвязанную с устройством позиццоцирования этой опоры, выполцеццом в видесилового цилиндра, и исполнительныйорган в виде захватного устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности позиционирования промежуточной шариковой опоры в любом конечном положении за счетусиления направляющих колонн в направлении главной нагрузки и смещения направлений нагрузочцого усилияв двух различных плоскостях пространства, оно снабжено дополнительными опорными элементами, расположенными в плоскостях, параллельных направляющим колоннам, и связанным с этиминаправляющими колоннами,2, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что плоскостидополнительных опорных элементов,параллельные направляющим колоннам,расположены под углом одна к другой,3. Устройство по пп. 1 и 2, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные опорные элементы выполнены в виде опорных планок прямоугольного сечения, ширина сечения которыхменьше диаметра направляющих колонни меньше высоты сечения этой планки,причем наибольшие оси симметрии сечения опорных планок соответствующихнаправляющих колонн расположены подуглом 90 ч одна к другой и проходятчерез центральную ось каждой направляющей колонныУстройство по п., о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные опорные элементы расположеныв вертикальной плоскости, касательной к направляющим колоннам, и хотябы по одному координатному направлению жестко связаны с направляющимиколоннами, образуя с ними единыйузел .5. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнительные опорные элементы размещеныв зеркально расположенных квадрантахплоскостей сечения направляющей колонны,6. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, чтп цополцительные опорные элементы расположены между направляющими колоццамц и опорны10 1382397 а ми плитами во взаимно перпендикулярных плоскостях и при этом соединеныс опорными плитами посредством разъем"ных крепежных соединений,7. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что направляющие колонны установлены в одной опор" ной плите неподвижно, а в другой 10 опорной плите - с возможностью перемещения относительно нее. 8. Устройство по пп 1-7, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что направляющие промежуточные опоры имеют сечение С-образной формы с проемом, образованным плоскостями, проходящими через центр сечения под углом 30 одна к другой.9. Устройство по пп, 1-8, о т л ич а ю щ е е с я тем, что захватное устройство расположено, по крайней мере, на одной из двух сторон промежуточной опоры, при этом дополнительный опорный элемент направляющей колонны, наиболее близкой к захватному устройству, расположен со стороны, противоположной действию момента от силы тяжести, а у направляющей колонны, наиболее удаленной от захватного устройства - со стороны противоположной действию момента вращения,дей ствукицего относительно первой из направляющих колонн.1382397 Г.Г О 476 У Я О Составитель И.БакулинаТехред А.Кравчук Корре арощи актор А.Долинич 97/ рах 908 ственного комит ретений и открыЖ, Раушская тие, г.ужгород, ул.П ая изводственио-полиграфическое пре ВНИИПИ Госуда по делам изо 113035, Москв Подписиа СССР