Устройство для стыковки сменного инструмента манипулятора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1288047 (дц 4 В 25 1 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3824820/25-08 (22) 17.12.84 (46) 07.02.87. Бюл. М 5 (71) Институз технической кибернетики

AH БССР (72) В. B. Бсрезовик, В. П. Сыч, В. В. Волков и В. А. Дубовский (53) 621.7.077 (088.8) (56) Колер Г. В. Захваты для универсальных диста нцион и ых устройств.— Экспресс-информация «Подъемно-транспортные машины», 1977, М l, реф. 83, с. 10, рис. 3. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЫКОВКИ СМЕННОГО ИНСТРУМЕНТА МАНИПУЛЯТОРА, содержащее корпус, стыковочный узел, приводной вал, механизм фиксации и сменный инструмент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрошепия 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 упомянутого фиксатора.

2. Устройство по п. 1. отличающееся тем, что на пластинчатых пружинах установлены датчики для регистрации степени деформации пружин.

1288047

Изобретение относится к ма и « .Ос гроению и предназначено для ис11оп 1>зова пня В промышленных роботах.

Целью изобретения является повышение надежности за счет возможности регулирования зажима сменного инструмента и упрошение 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 направляюшая втулка 4, выполненная с фасонными прорезями, в которые входят выступы 3, и имеющая фиксируюший поясок

7 (фиг. 2) и кольцевую проточку на внутренней конической поверхности. Зажимные губки 8 связаны с корпусом 6 и приводи >)м элементом 9 с помощью тяг 10 и рычагов 1! и 12. Приводной элемент 9 может совершать возвратно-поступательные движения «а оси

13 и подпружинен относительно корпуса 6 схвата с помощью 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

l6, 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 осушествляется с помошью 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 перемещаться поступательно в пазах корпуса 1 рычага манипулятора (фиг. 2).

Передача крутящего момента с привода

27, расположенного на рычаге манипулятора, осуществляется с помошью шлицевого вала

28, на которо>п установлена впулка 26 и зафиксирована с помошыо фиксатора 29, смонтированного в пглицево 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 помошью штепсельного раз.ьема 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 помошью 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; раоочий 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 центрирующей стыковочной. поверхности 2 и направляющего конуса 5, располагаются соосно стыковочной направляюшей 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 крайнее правое положение и фиксируется в нем с помощью стопоров 21. По сигналу с системы управления привод 27 вращает шлицевой вал 28 и перемегцает ползун 20 влево.

При этом зашелки 25 выходят из пазов направляющего конуса 5, захватывают стыковочную направляюшую втулку 4 схвата за кольцевую проточку на внутренней конической поверхности и производят поджим и центрирование схвата. Схват центрируется стыковочной поверхностью 2 рычага робо1288047

3 та (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 27. 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 сх вата.

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, перемещаясь по оси 13, сжимает пружину 14 обратного хода и поворачивает с помощью тяг 10 рычаги 11 и 12. 3ажимные 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 беспрепятствеHHo 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 поступа5 I0 !

S0

55 тельное 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 об.ьекта 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 на 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 перемешается в пазах корпуса I вперед. Защелки 25 выходят из зацепления с кольцевой проточкой на внутренней конической поверхности направляющей втулки 4 схвата. Кронштейны 23 ползуна 20 своим корпусом при движении вперед упираются в выступы 19 специальной нажимной втулки 5 и осуществляют расфиксацию клинового шарикового зажима. При этом нажимная втулка !5 перемещается вправо, сжимая пружины 16. Шарики !7 под воздействием

5 пружин 18 выходят из фиксирующего пояска 7 и расфиксируют схват. В крайнем правом положении нажимная втулка 15 фиксируется с помощью 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, перемещаясь, устанавливает сменяемый схват в держатель и освобождается от него.

Снятый схват остается в держателе магазина, а манипулятор по команде с системы управления перемещается 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!

288047

6 гулисуется датчиком 33 обратной связи (фиг. 1), а скорость подачи определяется числом оборотов привода 27. Используя в процессе работы показания тензодатчиков

34, можно контролировать силу резания сверла и также выявить поломку и затупление его режущих кромок. Г1ри нормальном режиме работы с тензодатчиков 34 в систему управления поступает информация об определенном усилии, которое от

Ip начала до конца сверления меняется незначительно. Резкое увеличение значения силы резания, снимаемого тензодатчиками 34, свидетельствует о поломке или затуплении инструмента.

Предлагаемое устройство для стыковки

IS сменного инструмента может использоваться в промышленных роботах, работающих как с основным, так и вспомогательным оборудованием. О»о 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 фикQ5 сация и расфиксация схватов и инструмента.

Составитель С. Коршошенко

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор М немчик

Заказ 7756/15 Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобрете ний Il о1крьпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, л. Проектная, 4