Промышленный робот

. - -Яя 1 ОПИСАН БРЕТ АТЕНТУ 5. Бюл.ТД (3 Р)Инаба 8 геми Ина ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ)и Усов Б.А.Машиностроение, ЫЙ РОБОТ, смонтиметаллорежущего механическую руку можностью перемеперпендикулярной деля металлорежущего станка, захватныи орган, установленный на одном конце механической руки при помощи цапфового механизма, имеющего вал и приводы, о т л и ч ающ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, привод поворота захватного органа выполнен в виде двух пневмоцилиндров, имеющих общий шток, несущий регулируемые ограничители хода, при этом первый пневмоцилиндр расположен на руке неподвижно и имеет размещенные на своем корпусе шкив и направляницую планку, на которой с возможностью перемещения установлен второй пневмо- . цилиндр, а элементй натяжения, соеди- р няющие между собой вал цапфового механизма и шкив, прикреплены к корпусу второго пневмоцилиндра.Изобретение относится к машиностроению, а именно к промышленным роботам.Целью изобретения является расширение технологических возможностей 5 промышпенного робота за счет обеспечения вращения вала цапфы и установки его в различных точках О, +90 и 180На фиг. 1 изображен промышленный робот, установленный на металлорежу щем станке, общий вид; на фиг. 2 - конструкция подъемного элемента, на фиг. 3 - соединение между рычагом, цапфой и двойной рукой; на фиг. 4 цапфа, поперечный разрез; на фиг, 5 -15 то же, продольный разрез; на фиг. 6- взаимосвязь между цапфой и механизмом прерывистого движения; на Фиг. 7 - механизм прерывистого движения, разрез; на фиг. 8 в . вращающий 20 механизм цапфы; на фиг. 9 - второй пневмоцилиндр, разрез; на фиг. 10 " операции четырехпоэиционного перемещения; на фиг. 11 и 12 - операции установки и выемки заготовки, выполняющие 25 промышленным роботом (а, Ь, с, Й, е).Иеталлорежущий станок 1 имеет патрон 2, связанный со шпинделем, для удержания обрабатываемой детали, поднесенной к патрону промышленным роботом, и дверцу 3 (открытое положение), которую можно перемещать в направлении стрелки для закрывания подвижных частей станка, когда идет операция резки заготовки. Стол 4 для35 обрабатываемых заготовок, выполненный из стальной рамы и имеющий множество способных перемещаться по столу поддонов 5 питателя, каждый иэ ко" торых несет заготовку 6. Поддоны 5 под заготовки 6 перемещают в сущности по элипсовой траектории по поверхности стола 4 посредством приводного устройства (не показано). При перемещении поддона на позицию, при которой поддон располагается ниже захватного устройства робота, подъемный элемент 7 поднимает этот поддон так, чтобы робот мог захватить заготовку.Подъемный элемент 7 (фиг. 2) вклю 50 чает основание 8 для толкания поддона 5 в направлении вверх от стола 4.Основание 8 на своей верхней поверхности имеет пальцы 9, входящие в Фиксирующие отверстия, выполненные 55 в поддоне 5, и направляющий шток 10, прикрепленный к нижней стороне упомянутого основания, к каждому из четырех углов последнего. Каждый направляющий шток 10 проходит через верхнюю поверхность стола 4, Толкающийшток 11 имеет нижний резьбовой конец,взаимодействующий с подъемным винтом 12, Последний связан с приводнымдвигателем 13 через ремень 14 такимобразом, что при вращении двигателявинт 12 поворачивается, осуществляятем самым поднимание и опусканиетолкающего штока 11,. а следовательно,и поддона.5 через основание 8. Позиция 14 обозначает тормоз,Промышленный робот 15 включаетосновной корпус 16, смонтированныйна верхней поверхности металлорежущего станка 1 и способный совершатьперемещение в направлении шпинделя(т.е. вдоль оси Х) при помощи пневмоцилиндра (не показан), рычаг 17, прикрепленный шарнирно к основному корпусу 16 с возможностью поворотногодвижения, двойную руку 18, цапфу 19и пневмоцилиндр 20, шарнирно прикрепленный к основному корпусу 16 с возможностью совершения качательногодвижения, Двойная рука 18 содержитпервый захват 21 и второй захват 22,расположенные один над другим и способные совершать синхронное вращениепри помощи вращающегося механизмацапфы, описываемого ниже. Захваты 21и 22 имеют соответствующие друг другупальцы 23 и 24, которые могут независимо оцин от другого перемещатьсяв сомкнутое и разомкнутое положение.Цапфа 19 крепится к фиксирующему кронштейну (не показан), прикрепленномук концу рычага 17. На фиг. 3 показанупрощенный вид цапфы и окружающих еечастей, а на фиг, 4 и 5 дан болеедетальный вид этой цапфы. Опорныйкронштейн 25 имеет дугообразную направляющую щель 26, позволяющую регулировать угол Я между рычагом 17и цапфой 19. После ослабления гайки 27 устанавливают необходимый угол,который фиксируют затягиванием упомянутой гайки. Угол 8 регулируют так,чтобы захватывающие поверхности захватов 21 и 22 были параллельны поверхности питателя заготовок при опе- .рации захватывания необработанной детали с питателяЦапфа 19 включает корпус (цилиндрическое тело) 28, вращающийся вал 29 размещенный в корпусе 28 с возможностью вращения, проволоки 30 и 31,3 11860 охватывающие вращающийся вал, подшипники 32 и четыре механизма прерывистого движения 33 (показан только один), обеспечивающих приостановку вращающегося вала 29 в какой-либо одной, выбранной из четырех позиций,о + о,О соответствующих 0 , -ЭО и ,оО . Один конец проволоки 30 при помощи винта прикреплен к вращающемуся валу 29 и несколькими витками охватывает по следний, а другой ее конец прикреплен к подвижному пневмоцилиндру через ,шкив вращающегося механизма внутри рычага, Один конец проволоки 31 ана 1 логичным образом прикреплен винтом к вращающемуся валу 29 и охватывает последний, а другой конец его прикреплен винтом к пневмоиилиндрч. Следовательно, когда пневмоцилиндр (не показан на фиг. 4) при-движении тянет проволоку 30 вправо или влево (фиг. 5), вращающийся вал 29 вращается либо по часовой, либо против часовой стрелки, поворачивая при этом двойную руку 18 (см. фиг. 1 и 3), которая прикреплена 25 к вращающемуся валу 29 так, что образует с ним .единое целое тело. Механизмы 33 прерывистого движения пре,дотвращают колебания цапфы 19 и обеспечивают фиксацию последней в любой из позиций соответствующих 0 , 90+ои 180Колебания нагруэочного крутящего момента подвергают проволоки 30 и 31 упругой деформации, что приводит к колебаниям цапфы 19Для предотвра. 35 щения таких колебаний вращающийся вал 29 включает четыре У-образных. фиксирующих выреза 34; один вырез располагают на каждой иэ четырех позиций 0 , 90 т 180 на вращающемсяо + о о 40 валу. Кроме того, механизмы прерывис того движения имеются и на корпусе (цилиндрическом теле) 28, где 6 нио удалены друг от друга на угол 9045 для совмещения с вырезами 34 (см. фиг. 5 и 6).1На фиг. 7 показан разрез механизма 34 прерывистого движения, имеющий полую зажимную гайку 35, навинчиваю щуюся на резьбу, выполненную внутри корпуса (цилиндрического тела) 28, шарик 36, пружину 37, установленную в полую часть зажимной гайки 35 для отталкивания шарика 36 к центру вра , щающегося вала 29. Таким образом, шарик 36 под давлением вступает в кон.такт с окружной поверхностью 38 вра 77 4щающегося вала 29 при вращении последнего. При остановке вращающегося вала в положениях 0 90 и 180 шарик 36 под действием силы давления пружины 37 заталкивается в один иэ У-образных вырезов 39, удерживая таким образом вращающийся вал 29 от колебаний.Пневмоцилиндр 20 осуществляет поворачивание рычага 17, для этого он включает поршневой шток, один конец которого прикреплен к рычагу. Справа и слева к пневмоцилиндру 20 подводятся трубопроводы подачи воэ" духа (не показаны). При подаче воздуха из трубопровода у правого конца пневмоцилиндра поршневой шток выходит из цилиндра, поворачивая рычаг 17 в направлении стрелки А. При подаче воздуха иэ трубопровода у левого конца пневмоцилиндра поршневой шток входит в цилиндр, поворачивая рычаг 17 в направлении стрелки В.Для обеспечения надежных режимов установки и извлечения заготовок угол поворота рычага 17 и расстояние, проходимое корпусом робота 16 продольно шпинделю, ограничивают при помощи концевых выключателей или упо" ров, принимая во внимание положение патрона и положение поддона 5, когда он поднят подъемным элементом 7. Вращающийся механизм 19 цапфы (фиг, 8) содержит. первый пневмоцилиндр 39, второй пневмоцилиндр 40 и шкив 41, который размещен внутри рычага 17, имеющего полую удлиненную форму. Рычаг 17 имеет раму 42, к которой неподвижно прикреплен первый пневмоцилиндр 39. Первый пневмоцилиндр имеет поршневой шток 43 и приспособлен для перемещения этого поршневого штока на расстоянии,осоответствующее 180 оборота цапфы.К соответствующим концам пневмоцилиндра 39 подсоединены трубопроводы (каналы) подачи воздуха 44 и 45.На первом пневмоцилиндре 39 установлен шкив 41. Между вторым пневмоцилиндром 40 и цапфой 19 протянуты проволоки 30 и 31. Когда эти проволоки тянут влево или вправо, (на фиг.8), вращающийся вал совершает вращение вперед или назад. За одно целое с первым пневмоцилиндром выполнена направляющая планка 46, вдоль которой перемещается второй пневмоцилиндр 40, Второй пневмоцилиндр 40 (фиг. 10)имеет ножки 47, подшипники 48 (Фиг.8), включенные в упомянутые ножки, крепежный элемент 49, к которому неподвижно прикреплены проволоки 30, 31, причем указанный крепежный элемент жестко прикреплен к раме 50 второго цилиндра посредством винтов, и трубопроводы подачи воздуха 51 и 52, подсоединенные к соответствующим концам цилиндра. Второй пневмоцилиндр 40 посажен на направляющую планку 46 с воэможностью свободного перемещения по ней при помощи подшипников 48. Проволоки 30 и 31, прикрепленные15 одним своим концом к вращающемуся валу 29 цапфы посредством винтов, имеют соответствующие друг дРугу винты 53 и 54, прикрепленные к другим их концам. Эти винты проходят сквозь отверстия, выполненные в крепежном элементе 49, и прикреплены к последней затянутыми с обеих сторон ее гайками. Ко второму цилиндру таким образом крепятся проволоки. На фиг,8 25 позиция 54 обозначает пару роликов, установленных на рычаге 17. Хотя длина проволок при регулировании угла 9 между (фиг. 3) рычагом 17 и цапфой 19 от вращающегося вала 29 цапфы меняется, такое изменение длины можно регулировать вращением винтов 53 и 54.Поршневой шток 43 является общим для первого и второго пневмоцилиндров 39 и 40. К концу поршневого штока 43, расположенному в первом пневмоцилиндре 39, прикреплен поршень 55, а к концу поршневого штока, расположенному во втором пневмоцилиндре 40, поршень 56. Таким образом, в каждом воздушном цилиндре образованы две воздушные камеры и, следовательно, всего имеется четыре воздушные камеры. Позиция 57 обозначает ограничитель, точной регулировкой которого обеспечивают регулирование длины хода поршневого штока 43. Четырехпозиционную установку цапфы или захватов устанавливают следую.50 щим образом. Цапфу 19 устанавливаютоов одну из позиций 0 , 90 и 180 в зависимости от чего в соответствующие камеры из четырех воздушных камер, образованных в первом и вто ром пневмоцилиндрах 39 и 40, подают воздух под давлением, Цапфа 19 распоолагается в позиции 90 , когда поршневой шток 43 и второй цилиндр 40 имеют взаимные позиционные положения, показанные на фиг. 8. При подаче воздуха в цилиндры из впускных каналов 45 и 51 второй цилиндр 40 совершает перемещение влево, чтобы занять положение, показанное на фиг. 10. При движении цилиндра 40 движутся проволоки 30, 31, устанавливающие вращающийся вал в положение 0 С другой стороны, при подаче воздуха только в первый пневмоцилиндр 39 из впускного канала 44 (на фиг. 8) поршневой шток 43 перемещается вправо на расстояние, соответствующее обороту на 180 . При перемещенииона это расстояние поршень 56 доходит до упора в правую стенку второго пневмоцилиндра 40, как только будет достигнута первая половика хода поршня, соответствующая обороту на 90 . После этого второй пневмоцилиндр 40 совершает перемещение вправо на расстояние, соответствующее обороту на 90 , проходя вторую половину ходаопоршня, Общее расстояние, покрываемое вторым цилиндром 40 соответствует 90 и таким образом цапфа 19 в этом случае занимает позицию 180 (см. Фиг. 10). Далее, если воздух подавать в пневмоцилиндры из впускных каналов 44 и 52, начиная с состояния, показанного на фиг. 10,.котороео соответствует позиции 180 , то пневмоцилиндр 40 будет перемещаться далее вправо на расстояние, соответоствующее обороту 90 , и тянуть проволоки, поворачивающие при этом цапФу 19 на 270 (-90 .) (цапфа занимаетопозицию 90 , что соответствует виду на Фиг. 8).Перемещение обрабатываемой детали 6 между столом 4 и.металлорежу" щим станком 1, а точнее установка и выемка обрабатываемой детали, показано на фиг. 11 и 12, Примем продольное направление шпинделя металло- режущего станка за ось Х, а направление поворота рычага за ось А. Прежде чем робот приступит к выполнению своих Функций, необходимо выполнить ряд настроек и регулировок. Во-первь:х, повернуть рычаг в обратном направлении по оси А, т.е. против часовой стрелки, затем установить такой угол между цапфой 19 и рычагом 17, чтобы захватывающий центр118607 захвата 21, удерживаемого перед пат" роном 2, совпадал с центром патрона. Гакое состояние показано сплошными линиями на фиг. 11. После такой регулировки затягивают гайку 27 5 (фиг, 3), фиксируя угол, установлен ный между цапфой и рычагом. Далее устанавливают ограничитель (не показан) для оси А для ограничения поворотного движения оычага 17 в обрат" 10 ном направлении (против часовой стрелки) по упомянутой оси, Кроме того, регулируют положение ограничи. тельной пластины (не показана), устанавливая предел хода рычага 17 1 в обратном направлении по оси Х. Далее рычаг 17 перемещают вдоль оси Х в прямом направлении по оси Х и поворачивают по оси А в прямом направлении (по часовой стрелке) таким 2 в образом, чтобы захватывающие поверхности захвата 21 располагались параллельно поверхности поддона питателя заготовок, (Это состояние показано пунктирными линиями на 25 фиг. 10). После этого регулируют положение оставшегося ограничителя (не показан) для ограничения поворотного движения рычага 17 в прямом направлении по оси А, и положение ЗО ограничительной пластины (не показана) для ограничения движения рычага 17 в прямом направлении по оси Х.На этом завершаются ограничитель.ные и другие регулировки, в результате чего робот готов к обслуживанию металлорежущего станка так, как это описывается ниже. Предположим, что захват 22 захватывает еще не обработанную деталь 6 в начале предстоящих последовательных операций, а захват 21 свободен. Установку и выгрузку обрабатываемых деталей относительно патрона 2 (без оцерацйи укладки деталей на поддон) выполняют в следующей последовательности, отражающей работу робота: по сигналу, генерируемому устройством управ 7 8ления 58 (фиг. 11), установленному в задней части металлорежущего станка, открывают дверцу 3; пусковым сигналом поворачивают рычаг 17в обратном направлении по оси А; сигналом рычаг. 17 перемещают в обратном направлении по оси Х, после чегосмыкают пальцы 23 захвата 21 обработанной детали, удерживаемой патроном 2; патрон 2 раскрывают, освобождая деталь 6; сигналом рычаг 17 перемещают на короткое расстояние в прямом направлении по оси Х: захваты 21ои 22 поворачивают на 180 относительно цапфы, после чего сигналом рычаг 17 перемещают в обратном направлении по оси Х для подношения необработанной детали 6, удерживаемой захватом 22, к патрону 2; патрон 2 закрывают для захвата им необработан. ной детали 6, после чего пальцы 23 разводят, освобождая деталь 6; сигналом рычаг 19 перемещают в прямом направлении по оси Х, после чего рычаг поворачивают в прямом направлении по оси А при помощи сигнала пуска рычага; дверцу 3 металлореаущего станка 1 закрывают; захваты 21 и 22 поворачивают на 90 относительнооцапфы в положение, при котором захват 22 ниае захвата 21; поддон 5 питателя заготовок, несущий необработанную деталь 6, поднимают, как показано на фиг. 2, поднимая таким образом деталь 6 к захвату 22 смьща-ют пальцы 23 для захвата детали 6, после чего поддон опускают на часть пути; захваты 21, 22 поворачивают на 180 относительно цапфы 17, уста-. навливая их в положение, при котором захват 21 располагается ниае захвата 22; поддон 5 поднимают; пальцы 23 захвата 21 размыкают, укладывая деталь 6 на поддон 5; поддон 5 опускают к столу 4 (Фиг. 1), и захваты 21 и 22 поворачивают на 90 относительно цапфы 17 для выполнения следующего цикла./62 Тирах 1049НИИПИ Государственного комипо делам изобретений и о35, Москва, Ж, Раушская Подписитета СССРкрытийнаб., д. 4/ Патент", г.ухгород, ул.Проектная,или дФ 7 Корректор В.Бутяга