Устройство типа "рука" для передачи изделий

 

Изобретение относится к комбинированным механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым для выполнения вспомогательных операций при обслуживании машин, станков, прессов и другого оборудования. Устройство содержит комбинированный механизм, выполненный в виде подвижного основания и исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод. Устройство снабжено вторым исполнительным механизмом с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и вторым подвижным основанием. Каждое подвижное основание выполнено в виде ведущего звена соответствующего исполнительного механизма. Устройство также снабжено опорной площадкой. Изобретение позволит повысить производительность устройства. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к комбинированным механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым для выполнения вспомогательных операций при обслуживании машин, станков, прессов, и другого оборудования. Такие манипуляционные механизмы, имитируя определенные движения рук человека, обеспечивают захват изделия (объекта манипулирования), его перемещение из одной позиции в другую, освобождение и передачу изделия.

Известно, например, манипуляционное устройство, обеспечивающее захват изделия, его перемещение по дуге окружности и освобождение, содержащее исполнительный механизм с губками для захвата изделий, механизм поворота и гидропривод (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987, с.9 и 10, рис.а).

Основным недостатком данного устройства является усложненность привода и малая частота повторения рабочих циклов, т.е. невысокая производительность. Указанный недостаток является результатом использования отдельных двигателей для механизмов захвата и поворота, а также применения тихоходного гидравлического привода. Недостаток особенно ощутим при агрегатировании устройства с машинами-автоматами и линиями высокой производительности.

Известно также устройство типа "рука" для передачи изделий, выполненное в виде комбинированного механизма, содержащего подвижное основание, исполнительный механизм с губками для захвата изделий и механизм поворота подвижного основания, и привода (патент 2179505 (РФ), опубл. в БИПМ, 2002, 5 - прототип).

Основным недостатком прототипа является невысокая производительность. Это связано со сложной структурой кинематической цепи: оба механизма выполнены в виде многозвенных кулачково-рычажных механизмов, большое число подвижных звеньев и кинематических пар которых ухудшает динамические характеристики устройства и таким образом ограничивает число рабочих циклов в единицу времени. Подвижное основание и механизм его поворота в составе прототипа выполняют функцию передаточного механизма, обеспечивающего передачу движения от двигательного механизма (механизма привода) исполнительному.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство типа "рука" для передачи изделий, содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде подвижного основания и исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, снабжено вторым исполнительным механизмом с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и вторым подвижным основанием, каждое подвижное основание выполнено в виде ведущего звена соответствующего исполнительного механизма, при этом устройство снабжено опорной площадкой.

Каждое подвижное основание выполнено в виде стержня, жестко закрепленного на валу привода перпендикулярно оси вращения вала, при этом на упомянутом основании смонтирован ролик для взаимодействия с опорной площадкой.

Губки для захвата изделий жестко закреплены на выходных звеньях исполнительных механизмов, при этом упомянутое закрепление губок выполнено разъемным.

В теле опорной площадки выполнены продольные фигурные пазы для взаимодействия с выходными звеньями исполнительных механизмов, при этом пазы выполнены в виде кривых, замкнутых по периметру площадки.

Выходные звенья каждого исполнительного механизма шарнирно соединены с соответствующим подвижным основанием, при этом упомянутое соединение содержит палец, жестко закрепленный на свободном конце подвижного основания.

На свободных концах выходных звеньев смонтированы ролики для взаимодействия с фигурными пазами опорной площадки.

Центр вращения каждого подвижного основания совмещен с центром опорной площадки, при этом на последней жестко закреплена кольцевая дорожка для взаимодействия с роликом подвижного основания.

Заявляемое устройство отличается от прототипа сочетанием конструктивных элементов и наличием связи между ними, обеспечивающими упрощение конструкции (из схемы устройства практически исключен передаточный механизм) и повышение точности функционирования. Предлагаемое устройство удовлетворяет первому условию работоспособности, т. е. структурной формуле кинематической цепи, определяемой формулой Чебышева W=3n-2p₅-p₄=32-22-1=1, где W - степень подвижности механизма; n - число подвижных звеньев, n=2 (подвижное основание, выходное звено); р₅ - число низших кинематических пар, р₅=2; р₄ - число высших кинематических пар, р₄=1 (сопряжение выходного звена с фигурным пазом).

В предлагаемом устройстве нет системы гибкой связи между ведущими звеньями. Это упрощает конструкцию и способствует повышению точности функционирования устройства.

Введение в состав устройства второго исполнительного механизма и выполнение подвижных оснований в качестве ведущих звеньев исполнительных механизмов и применение опорной площадки в качестве неподвижного кулачка обеспечивает следующие преимущества: получение комбинированного механизма с минимальным числом подвижных звеньев (практически исключается передаточный механизм, т.е. предельно упрощается конструкция).

Прямая жесткая связь каждого подвижного основания с валом привода дает возможность заменить передаточный механизм одним подвижным звеном. Наличие роликов на подвижных основаниях для взаимодействия с опорной площадкой способствует уменьшению величины упругой деформации упомянутых оснований. В результате упрощается конструкция и повышается точность функционирования устройства.

Жесткое закрепление губок на выходных звеньях исполнительных механизмов определяется тем, что губки должны имитировать движение выходных звеньев, а выполнение упомянутого закрепления разъемным вызвано тем, что такое соединение обеспечивает возможность быстрой смены губок при переналадке устройства на передачу изделий другой формы.

Опорная площадка с продольными фигурными пазами выполняет функцию неподвижного копира. Взаимодействие роликов выходных звеньев исполнительных механизмов с пазами площадки определяет то или иное взаимное положение губок (сжатое или разжатое). Выполнение пазов в виде замкнутых кривых, расположенных по периметру площадки, определяет взаимное положение выходных звеньев с губками в периоде всего кинематического цикла устройства (в периоде полного оборота подвижного основания). Этим обеспечивается соответствующее взаимное положение губок в любом текущем положении устройства (обеспечивается точность функционирования).

Выполнение шарнирных соединений выходных звеньев исполнительных механизмов с подвижными основаниями с помощью пальцев является предпочтительным. Палец, жестко закрепленный на конце подвижного основания, является наиболее простым и надежным элементом шарнирной связи основания с выходными звеньями. Жесткая связь пальца с основанием обеспечивает необходимую точность движения губок. Такое крепление пальца на подвижном основании предпочтительнее других способов его крепления, главным образом, из-за точности функционирования губок.

Применение роликов на выходных звеньях исполнительных механизмов уменьшает износ рабочих профилей фигурных пазов опорной площадки и таким образом способствует точности функционирования выходных звеньев и губок устройства.

Совмещение центра вращения каждого подвижного основания с центром опорной площадки дает возможность совместить траекторию движения пальца и связанных с ним выходных звеньев с траекторией соответствующей положению фигурных пазов в теле опорной площадки. Это повышает точность функционирования губок для захвата изделий и устройства в целом.

На чертежах представлено устройство типа "рука" для передачи изделий: на фиг.1 - кинематическая схема; на фиг.2 - круговой паз в теле площадок.

Устройство содержит комбинированный механизм, выполненный в виде двух исполнительных механизмов 1 и 2 с губками 3 для захвата изделий и опорной площадки 4, и привода 5 с двумя подвижными основаниями 6.

Каждый исполнительный механизм включает ведущее звено, функцию которого выполняет соответствующее подвижное основание 6, выходные звенья 7 и 8, шарнирно связанные с основанием посредством пальца 9, жестко закрепленного на свободном конце основания. На выходных звеньях жестко закреплены губки 3 для захвата изделий, при этом жесткое закрепление губок выполнено разъемным для возможности быстрой смены губок при переналадке устройства на передачу изделий другой формы.

Опорная площадка 4 выполнена в виде стола круглой формы (при горизонтальном исполнении устройства) или в виде круглой панели (при вертикальном варианте исполнения). В центре стола выполнено сквозное отверстие 10 для выхода концевой части вала привода 5. В теле стола по периметру вблизи его боковых кромок выполнены замкнутые фигурные пазы 11 и 12 для взаимодействия с выходными звеньями 7 и 8 посредством роликов 13 и 14, смонтированных на свободных концах упомянутых выходных звеньев.

Подвижные основания 6 для повышения их жесткости при силовом нагружении снабжены опорными роликами 15 (по одному ролику на звено), при этом на опорной площадке 4 закреплена кольцевая дорожка 16 для взаимодействия с роликами.

При использовании площадки 4 в виде вертикальной панели кольцевую дорожку 16 для роликов 15 целесообразно заменить круговым пазом 17 в теле площадки (фиг.2).

Форма губок 3 соответствует форме передаваемых изделий. При захвате и переносе изделия обеспечивается жесткое сопряжение губок с изделием по большей части периметра последнего.

Устройство типа "рука" для передачи изделий работает следующим образом.

При работе привода 5 закрепленные на валу последнего подвижные основания 6 совершают вращательное движение с постоянной скоростью, при этом ролики 15, взаимодействуя с кольцевой дорожкой 16, исключают упругие деформации подвижных оснований. Выходные звенья исполнительных механизмов 1 и 2 совершают вращательное движение вместе с подвижными основаниями. Кроме того, в результате взаимодействия роликов 13 и 14 с фигурными пазами 11 и 12 выходные звенья совершают поворотные движения с выстоями относительно своих подвижных оснований.

Комбинированный механизм имеет одну позицию "схвата" изделия и одну позицию выдачи изделия. В обеих упомянутых позициях губки 3 занимают разжатое положение. Движение выходных звеньев исполнительного механизма от позиции "схвата" до позиции выдачи изделия является рабочим ходом механизма. В интервале от позиции выдачи до позиции "схвата" изделия выполняется холостой ход исполнительного механизма. Поскольку устройство имеет два исполнительных механизма, оно работает без холостых ходов: при холостом ходе одного исполнительного механизма другой механизм выполняет рабочий ход.

При рабочем ходе губки занимают сжатое положение, они удерживают изделие, переносимое из одной позиции в другую. Взаимное положение губок (сжатое, разжатое) при холостом ходе определяется характером выполнения продольных фигурных пазов на участке холостого хода. Разжатое положение губок является предпочтительным, поскольку при этом исключается необходимость их сжатия по завершении рабочего хода (перед началом холостого хода) и разжатия перед началом рабочего хода (по завершении холостого хода). Это снижает энергозатраты на поворотное движение губок относительно подвижного основания.

При выполнении подвижного основания в виде ведущего звена исполнительного механизма, включении опорной плиты в состав устройства и оснащении последнего двумя исполнительными механизмами успешно решается задача повышения производительности.

Формула изобретения

1. Устройство типа “рука” для передачи изделий, содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде подвижного основания и исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, отличающееся тем, что снабжено вторым исполнительным механизмом с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и вторым подвижным основанием, каждое подвижное основание выполнено в виде ведущего звена соответствующего исполнительного механизма, при этом устройство снабжено опорной площадкой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое подвижное основание выполнено в виде стержня, жестко закрепленного на валу привода перпендикулярно оси вращения вала, при этом на упомянутом основании смонтирован ролик для взаимодействия с опорной площадкой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что губки для захвата изделий жестко закреплены на выходных звеньях исполнительных механизмов, при этом упомянутое закрепление губок выполнено разъемным.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в теле опорной площадки выполнены продольные фигурные пазы для взаимодействия с выходными звеньями исполнительных механизмов, при этом пазы выполнены в виде кривых, замкнутых по периметру площадки.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выходные звенья каждого исполнительного механизма шарнирно соединены с соответствующим подвижным основанием, при этом упомянутое соединение содержит палец, жестко закрепленный на свободном конце подвижного основания.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что на свободных концах выходных звеньев смонтированы ролики для взаимодействия с фигурными пазами опорной площадки.

7. Устройство по любому из пп.2 и 4-6, отличающееся тем, что центр вращения подвижного основания совмещен с центром опорной площадки, при этом на последней жестко закреплена кольцевая дорожка для взаимодействия с роликом подвижного основания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2