УСТРОЙСТВО ТИПА "РУКА" ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2004 года по МПК B25J18/04 

Предлагаемое 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. - 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 исполнительный механизм с губками для захвата изделий, передаточный механизм, выполненный в виде рычажно-зубчатого механизма, и привода (патент 2177404 (РФ), опубл. в БИПМ, 2001. - 34 - прототип).

Основным недостатком прототипа являются невысокие точность функционирования и производительность. Упомянутые недостатки являются результатом сравнительно большого числа подвижных звеньев и кинематических пар. Зазоры в сопряжениях звеньев не способствуют обеспечению высокой точности, а увеличенное число подвижных звеньев лимитирует частоту повторения рабочих циклов и снижает производительность.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности и точности функционирования устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве типа "рука" для передачи изделий, содержащем комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном и исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, ведущее звено исполнительного механизма жестко сопряжено с выходным звеном передаточного механизма, при этом центры качания обоих звеньев совмещены.

Передаточный механизм выполнен в виде рычажно-зубчатого механизма, который включает базовый механизм, содержащий шарнирно связанные кривошип, шатун и коромысло, и выходное звено, при этом последнее выполнено в виде шестерни.

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

Комбинированный механизм снабжен раздвижными клиньями для взаимодействия с выходными звеньями исполнительного механизма, при этом в боковинах клиньев выполнены продольные фигурные пазы.

Выходные звенья исполнительного механизма шарнирно соединены с его ведущим звеном, при этом упомянутое соединение содержит палец, жестко закрепленный на свободном конце ведущего звена.

На свободных концах выходных звеньев исполнительного механизма смонтированы ролики для взаимодействия с продольными фигурными пазами раздвижных клиньев.

Выходные звенья исполнительного механизма снабжены пружиной для обеспечения их положения относительно друг друга при нахождении вне зоны взаимодействия с раздвижными клиньями.

На свободном конце коромысла базового механизма жестко закреплен зубчатый сектор для взаимодействия с шестерней, при этом центр делительной окружности сектора совмещен с центром качания коромысла.

Раздвижные клинья установлены в позициях "охвата" и выдачи изделий и жестко закреплены на неподвижных стойках.

Заявляемое устройство отличается от прототипа сочетанием конструктивных элементов и наличием связи между ними, обеспечивающими упрощение конструкции, повышение производительности и точности функционирования. Устройство удовлетворяет первому условию работоспособности, определяемому по формуле Чебышева:
W=3•n-2p₅-p₄=3•5-2•6-2=1,
где W - степень подвижности механизма;
n - число подвижных звеньев: кривошип, шатун, коромысло, ведущее звено, выходное звено, n=5;
р₅ - число низших кинематических пар, р₅=5 (без учета пассивной связи, т. е. связи ведущего звена исполнительного механизма с одним из выходных звеньев);
р₄ - число высших кинематических пар, р₄=2 (сопряжения: сектор - шестерня, выходное звено - раздвижной клин).

Жесткое сопряжение выходного звена передаточного механизма с ведущим звеном исполнительного механизма уменьшает число кинематических пар и повышает точность функционирования устройства.

Выполнение передаточного механизма в виде рычажно-зубчатого пятизвенника определяет возможность возвратно-поворотного движения ведущего звена исполнительного механизма при значительных углах размаха (180^o и более), т.е. возможность передачи изделий на относительном удалении одна от другой позиций "схвата" и выдачи изделий. В результате расширяются технологические возможности устройства.

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

Применение раздвижных клиньев с продольными фигурными пазами для взаимодействия с роликами выходных звеньев исполнительного механизма уменьшает энергозатраты на движение масс звеньев. В сравнении предлагаемого устройства с прототипом неподвижные клинья заменяют собой подвижный ползун, при этом клинья и ползун выполняют одну и ту же функцию.

Шарнирное соединение выходных звеньев исполнительного механизма с ведущим звеном посредством пальца упрощает конструкцию. Палец, жестко закрепленный на конце ведущего звена, является наиболее простым и надежным элементом шарнирной связи звеньев. Жесткая связь пальца с ведущим звеном обеспечивает условия для точного движения выходных звеньев с губками для захвата изделий.

Применение роликов на выходных звеньях исполнительного механизма уменьшает износ рабочих профилей фигурных пазов на раздвижных клиньях и таким образом способствует точности функционирования губок устройства во времени.

В положениях рабочего и холостого ходов устройства выходные звенья исполнительного механизма оказываются зафиксированными относительно друг друга посредством пружины, при этом губки для захвата изделий занимают сжатое положение. В позициях "схвата" и выдачи изделия губки переводятся в разжатое положение. Это достигается посредством взаимодействия роликов выходных звеньев с раздвижными клиньями, смонтированными на границах интервалов рабочего и холостого ходов, т.е. в позициях "схвата" и выдачи изделия.

Зубчатый сектор на коромысле базового механизма является необходимым элементом, обеспечивающим возвратно-поворотное движение выходного звена (шестерни) передаточного механизма, жестко сопряженного с ведущим звеном исполнительного механизма, совершающим движение с большим углом размаха.

Раздвижные клинья с продольными фигурными пазами для роликов выходных звеньев занимают фиксированное (неподвижное) положение на границах интервалов рабочего и холостого ходов упомянутых выходных звеньев. Клинья выполнены фигурными. В моменты начала и окончания контакта роликов с продольными пазами клиньев губки занимают сжатое положение, которое обеспечивается действием пружины. Разжатие губок происходит в процессе взаимодействия роликов с пазами клиньев, т. е. при движении роликов в пазах. Неподвижные стойки обеспечивают фиксированное положение клиньев.

На чертеже представлено устройство типа "рука" для передачи изделий, кинематическая схема.

Устройство содержит комбинированный механизм 1, выполненный в виде передаточного механизма 2 и исполнительного механизма 3 с губками 4 для захвата изделий, и привод 5.

Механизм 2 выполнен в виде рычажно-зубчатого механизма, который включает базовый механизм, содержащий шарнирно связанные кривошип 6, шатун 7 и коромысло 8, зубчатый сектор 9, жестко закрепленный на свободном конце коромысла, и выходное звено (шестерню) 10 для взаимодействия с зубчатым сектором. При этом центр делительной окружности зубчатого сектора совмещен с центром качания коромысла.

Механизм 3 включает ведущее звено 11, выполненное в виде дополнительного коромысла, выходные звенья 12 и 13, шарнирно связанные с ведущим звеном посредством пальца 14, жестко закрепленного на свободном конце ведущего звена, и два раздвижных клина 15 и 16. Звено 11 жестко соединено с шестерней 10, при этом центры качания обоих звеньев совмещены. На выходных звеньях 12 и 13 жестко закреплены губки 4 для захвата изделий, при этом жесткое закрепление губок выполнено разъемным для возможности быстрой смены губок при переналадке устройства на передачу изделий другой формы.

Раздвижные клинья 15 и 16 жестко закреплены на неподвижных стойках 17 и 18, при этом в теле каждого клина выполнены продольные фигурные пазы 19 и 20 для взаимодействия с выходными звеньями 12 и 13. Клинья смонтированы в позициях соответственно "схвата" и выдачи изделий. На свободных концах звеньев 12 и 13 смонтированы ролики 21 и 22 для взаимодействия с фигурными пазами 19 и 20 копиров. Звенья 12 и 13 снабжены пружиной 23 для возможности обеспечения сжатого положения губок 4, при этом в сжатом положении губок выходные звенья занимают фиксированное положение на пальце 14.

Кривошип 6 жестко закреплен на валу привода 5. Центр качания коромысла 8 совмещен с осью 24, закрепленной на стойке.

Форма губок 4 соответствует форме передаваемых изделий. При захвате и переносе изделия обеспечивается жесткое сопряжение губок с изделием по большей части его периметра.

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

При работе привода 5 кривошип 6, закрепленный на валу последнего, совершает вращательное движение, которое посредством шатуна 7, коромысла 8 и зубчатого сектора 9 трансформируется в возвратно-поворотное движение шестерни 10. Ведущее звено 11 исполнительного механизма, жестко сопряженное с шестерней 10, совершает аналогичное поворотное движение (с тем же углом размаха). На границах интервалов рабочего и холостого ходов устройства ролики 21 и 22 выходных звеньев 12 и 13 взаимодействуют с фигурными пазами 19 и 20 раздвижных клиньев соответственно 15 и 16, при этом губки 4 разжимаются. При взаимодействии роликов с пазами клина 15 губки разжимаются для приема изделия (позиция "схвата"), а при взаимодействия с пазами клина 16 губки разжимаются для выдачи изделия.

В интервале рабочего хода устройства губки 4 занимают сжатое положение, выполняя операцию переноса изделия в позицию выдачи, при этом губки удерживают изделие, переносимое по дугообразной траектории. По завершении рабочего хода губки разжимаются и перестают удерживать изделие, переданное из одной позиции в другую. При этом губки занимают разжатое положение до начала холостого хода устройства.

В интервале кинематического (рабочего) цикла устройства губки 4 совершают сложное движение, состоящее из двух простых движений: движения со звеном 11 по дугообразной траектории и возвратно-поворотного с выстоями относительно звена 11.

Предлагаемое выполнение устройства упрощает конструкцию, повышает точность функционирования и производительность.

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 передаточного механизма с выходным звеном и исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод. Ведущее звено исполнительного механизма жестко сопряжено с выходным звеном передаточного механизма, при этом центры качания обоих звеньев совмещены. Изобретение позволит повысить производительность и точность функционирования устройства. 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство типа “рука” для передачи изделий, содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном и исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, отличающееся тем, что ведущее звено исполнительного механизма жестко сопряжено с выходным звеном передаточного механизма, при этом центры качания обоих звеньев совмещены.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передаточный механизм выполнен в виде рычажно-зубчатого механизма, который включает базовый механизм, содержащий шарнирно связанные кривошип, шатун и коромысло, и выходное звено, при этом последнее выполнено в виде шестерни.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что губки для захвата изделий жестко закреплены на выходных звеньях исполнительного механизма, при этом упомянутое закрепление губок выполнено разъемным.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что комбинированный механизм снабжен раздвижными клиньями для взаимодействия с выходными звеньями исполнительного механизма, при этом в боковинах клиньев выполнены продольные фигурные пазы.5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что выходные звенья исполнительного механизма шарнирно соединены с его ведущим звеном, при этом упомянутое соединение содержит палец, жестко закрепленный на свободном конце ведущего звена.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что на свободных концах выходных звеньев исполнительного механизма смонтированы ролики для взаимодействия с продольными фигурными пазами раздвижных клиньев.7. Устройство по п.4 или 6, отличающееся тем, что выходные звенья исполнительного механизма снабжены пружиной для обеспечения их положения относительно друг друга при нахождении вне зоны взаимодействия с раздвижными клиньями.8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на свободном конце коромысла базового механизма жестко закреплен зубчатый сектор для взаимодействия с шестерней, при этом центр делительной окружности сектора совмещен с центром качания коромысла.9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что раздвижные клинья установлены в позициях “схвата” и выдачи изделий и жестко закреплены на неподвижных стойках.