Адаптивный схват сборочного робота для установки печатных плат

(54) Адаптивный схват сборочного робота для установки печатных плат. (57) Изобретение относится к технологии сборки изделий и деталей в машиностроении и может быть применено на операциях загрузки плоских деталей типа печатных плат, а также различного вида пластин и листов. Оно может быть применено на операциях загрузки при автоматизированной сборке в различных отраслях техники, в частности, в машиностроении и электронной технике. Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение надежности и эффективности сборочных процессов, исключения сбоев, отказов. поломок и брака. Техническим результатом, который может быть достигнут при реализации изобретения является автоматическая компенсация погрешностей во время загрузки деталей (на примере плат), исключения их заклинивания и поломок оборудования. Указанный технический результат достигается за счет того, что в заявленном способе используются адаптивные, упругие свойства специальных элементов конструкции, в результате чего возникающие из-за перекосов и заклинивания силы мгновенно компенсируются за счет автоматического сдвига устанавливаемой пластины на величину, пропорциональную величине перекоса. 8 ил.

Изобретение относится к промышленной робототехнике и может быть использовано в качестве устройства для перемещения деталей манипуляторами и промышленными роботами (ПР), в частности, на операциях сборки при установке плоских деталей типа печатных плат, пластин, плит, листов в труднодоступные места (пазы, щели, окна, выточки, ниши).

Аналогом предлагаемого изобретения является специализированное захватное устройство манипуляторов для сборочных операций (см. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. пособие для технических вузов / Ю.М.Соломенцев, К.П.Жуков, Ю.А.Павлов и др.; Под общ. ред. Ю.М Соломенцева. - М.: Машиностроение, 1986. - с. 139, рис. 3).

При сборке обычно требуется точное взаимное положение соединяемых деталей, которое достигается при помощи специальных захватных устройств, снабженных автоматической системой компенсации погрешностей установки-Принцип действия автоматического компенсатора погрешностей положения осей сопрягаемых поверхностей основан на обеспечении малых перемещений устанавливаемой детали в результате ее контактного взаимодействия с другой деталью при их сборке. Такие устройства целесообразно применять при обеспечении подвижных соединений с зазорами от 0,05 до 0,2 мм.

Устройство работает как шарнирная система, обеспечивающая компенсацию линейного смещения и поворота соединяемых деталей за счет податливости наклонных стержней и центрального упругого элемента подвески механизма схвата относительно корпуса кисти руки манипулятора.

Данный схват имеет существенные недостатки. Во-первых, для зажима губками и удержания требуется значительная площадь захватываемой детали, что делает невозможным установку всей детали в труднодоступные места, указанные выше. Во-вторых, постоянная сила зажима детали губками схвата не позволяет осуществлять ее установку с последующей досылкой всей детали в труднодоступное место. В-третьих, невозможность компенсации погрешностей из-за несоосности и перекосов одновременно по трем координатам. В-четвертых, небольшой диапазон компенсации погрешностей при очень сложном конструктивном исполнении схвата, так как для обеспечения подвижности самого схвата требуются специальные, технически довольно сложные устройства. В-пятых, отсутствие возможности адаптации к изменению нагрузок из-за перекосов и заклинивании при загрузке и, как следствие, низкая надежность всего процесса и ограниченные технологические возможности применения, обусловленные допусками по точности.

Прототипом предлагаемого изобретения является схват [1], имеющий клинорычажный механизм, включающий корпус, привод, два двуплечих подпружиненных рычага, шарнирно установленных в корпусе и несущих губки на одних концах, а другими связанные с конечным элементом привода.

Недостатком данного схвата является то, что он не позволяет устанавливать детали в труднодоступные места, так как губки зажимают значительную часть детали и невозможна ее окончательная досылка на место установки.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения не обнаружен аналог, характеризующийся признаками заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога .позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителями техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

На фиг.1 и 2 дана схема установки (загрузки) плат в труднодоступные места. например, в узкое окно изделия. Перед загрузкой платы в окно она зажимается губками 15, расположенными на передних концах двух ползунов 2 (фиг. 3 и 7). установленных в корпусе 1 схвата в пазах типа «ласточкин хвост» (фиг. 4 и 5). Роль нижних губок выполняют передние зауженные части ползунов 2 (см. фиг. 7). Верхняя подвижная губка 15 крепится к ползуну 2 через упругую прокладку 14 двумя винтами 16. За счет движения руки робота вперед плата входит между нижней и верхней частями губок (см. фиг. 1, 2, 3, 7). Корпус 1 крепится к руке робота двумя винтами 11 (см. фиг. 3). Плата при загрузке контактирует и поджимается двумя подпружиненными обрезиненными роликами 3 (см. фиг. 3 и 6), закрепленными с возможностью их вращения относительно крепящих винтов 4, завинченных в плоские рычаги 6, зафиксированные на верхней поверхности корпуса 1 винтами 5 и подпружиненные пружиной 8. Ход рычагов ограничивается двумя упорами 7 (см. фиг. 3). При захвате плата удерживается за счет шариков 19, подпружиненных пружиной 17, закрепленной регулирующим силу зажима винтом 18.

Задние концы ползунов соединены планкой 12, крепящейся гайками 13 и подпружиненной пружиной растяжения 10, закрепленной за стержень 9. При введении платы в окно передние торцы ползунов 2 на конечной стадии процесса загрузки упираются в изделие, после чего осуществляется мягкая досылка платы роликами 3 за счет хода руки робота вперед на запрограммированную величину, а ползуны 2 оказываются утопленными в пазах типа «ласточкин хвост» корпуса 1 и их задние подпружиненные торцы выдвинутыми из корпуса (см. фиг. 2). При возникновении перекосов и начале заклинивания платы при ее введении в окно ролик 3 (под действием резко возрастающей силы F и возникшего крутящего момента из-за продолжающегося поступательного движения руки робота вперед) начинает вращаться по часовой стрелке вокруг оси 4 (фиг. 8) и начальная точка контакта 1 ролика с платой сдвигается влево в точку Г (на величину Ар), сдвигая влево плату. Одновременно под действием силы заклинивания рычаг 6 тоже сдвигается влево на величину *ц, вращаясь вокруг оси винта 5. Причем величина

Ац пропорциональна величине перекоса и силе заклинивания. Автоматически происходит одновременная, мгновенная адаптация (самоприспособление) суммарной величины одновременных сдвигов рычага, вращающегося ролика и смещения платы, адекватная величине перекоса и возникающим усилиям при заклинивании. Суммарная величина смещения платы равна

Ас = Ар + Лц. В результате смещения платы на величину Ас ликвидируется погрешность из-за несоосности платы и посадочного места, тем самым за счет адаптивных свойств конструкции обеспечивается точность и надежность процесса сборки.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

средство, выполняющее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для применения при сборке с целью повышения надежности сборочных процессов за счет автоматической компенсации погрешностей из-за перекосов, используя адаптивные свойства конструкции;

для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов;

средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителями технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Источники известности Патент РФ 2022780. Схват робота. Кл. B 25 I 15/00. (прототип)

1. Адаптивный схват сборочного робота для установки печатных плат, содержащий механизм зажима, включающий корпус и два подпружиненных с задних торцов ползуна, установленных параллельно друг другу на краях корпуса в пазах типа "ласточкин хвост" и несущих губки на передних концах, отличающийся тем, что в верхней части зажимных губок обоих ползунов установлены по два сдвоенных подпружиненных шарика с возможностью сдвига платы по трем координатам пропорционально возникающим усилиям и предотвращения заклинивания и поломки платы или схвата в течение всего процесса загрузки.

2. Схват по п.1, отличающийся тем, что верхние части зажимных губок соединяются с нижними через сменную упругую прокладку винтами с возможностью регулировки расстояния между верхними и нижними частями губок и регулировки сил зажима платы за счет упругих свойств и толщины прокладок.

3. Схват по п.1, отличающийся тем, что на корпусе схвата под углом друг к другу размещены два подпружиненных рычага с роликами на передних концах с возможностью поворота рычагов в разные стороны и смещения платы в ту или другую сторону для исключения ее перекосов и заклинивания при загрузке.

4. Схват по п.1, отличающийся тем, что установленные в верхней части зажимных губок сдвоенные шарики прижимаются пружинами винтами с возможностью регулировки сил зажима платы.

5. Схват по п.1, отличающийся тем, что два ползуна установлены в пазах корпуса с возможностью их полного сдвига назад в тело корпуса при загрузке платы и последующей окончательной досылкой платы роликами, расположенными на передних концах двух подпружиненных рычагов.