Опорное устройство робота манипуляционного промышленного (варианты) Российский патент 2021 года по МПК B25J11/00 B24B19/14 B23C3/18 

Изобретение относится к робототехнике, а именно - к конструкции роботов манипуляционных промышленных, обеспечивающих перемещение в пространстве рабочего органа для резания инструментом заготовок при их механической обработке. Известны роботы манипуляционных промышленные, конструкции которых определены ГОСТ Р 60.0.0.4-2019 «Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения». Согласно стандарту, все виды таких роботов: «Декартов робот», «Цилиндрический робот», «Полярный (сферический) робот», «Подвесной робот маятникового типа», «Шарнирный робот» и «Робот SCARA» снабжаются различными звеньями: «ногами», «руками», «запястьями» и сочленяющими их шарнирами, которые имеют большую по сравнению со станками податливость относительно основания робота. Зачастую указанные роботы применяются в качестве обрабатывающих машин с компьютеризированными системами управления приводами звеньев, при этом рабочим органом становится устройство вращения режущих инструментов (фрез, сверл, абразивных кругов и т.д.) Вследствие действия сил резания робот манипуляционный промышленный, имеющий большую по сравнению со станками с компьютерными системами управления податливость, существенно уступает последним в точности, что и является недостатком таких роботов. По этой причине такие роботы зачастую применяются лишь для таких неточных работ, как покраска, и могут иметь как звенья одного типа - шарнирные, так и звенья одновременно двух типов: SCARA и шарнирные, предлагаемые, например, в технической документации Technical Data на роботы EcoRP S053i and EcoRP S153i ( 2019).

Указанный недостаток становится еще более критичным при обработке таких крупногабаритных деталей, как фюзеляжи самолетов. В связи с этим предлагаются изобретения, в которых жесткость роботов увеличивают путем уменьшения длины их звеньев и установкой самих роботов на подвижные платформы. К числу таких предложений относится изобретение робота на подвижной платформе (патент США US 8171615, Machine for fitting fasteners of the rivet type, particularly for aircraft fuselage or subassembly components. Date of patent: 18.05.2012). Основание робота устанавливается на тележку, на которой он перемещается по рельсам вдоль оси обрабатываемого фюзеляжа. Это исключает необходимость применения робота с длинными звеньями, однако одновременно требует точного определения положения опоры рассматриваемого робота в пространстве заготовки, что является недостатком рассматриваемой конструкции. Кроме того, тележка и рельсы являются отдельными дорогостоящими специальными мехатронными устройствами, что увеличивает общую стоимость применяемого для обработки технологического оборудования. Еще одним недостатком данного устройства является перемещение основания робота лишь по одной оси координат - оси обрабатываемого фюзеляжа. Это обуславливает необходимость использования достаточно длинных звеньев робота для перемещения его рабочего органа к верхним от тележки участкам обрабатываемой заготовки фюзеляжа.

Для дальнейшего снижения длины звеньев робота манипуляционного предлагаются конструкции с большим приближением основания этого робота к участку обрабатываемой поверхности заготовки фюзеляжа. В частности, как это показано в следующем изобретении (международный патент WO 2008-091314 A1 Burrless flexible track drilling system and method having counterweight tool balancing system. Date of patent: 31.07.2007), применяют криволинейные рельсовые опоры, направленные по дуге окружности вокруг обрабатываемых цилиндрических поверхностей заготовки. Однако недостатком такой конструкции является ограниченность зоны обработки, которая располагается лишь вдоль указанной дуги окружности. Это обуславливает необходимость использования дополнительного устройства дополнительного перемещения рельсовой опоры вдоль оси цилиндрической заготовки.

В частности, указанный недостаток преодолевается путем применения переносимых и прикрепляемых к заготовке вакуумными присосками рельсовых опор, что предлагается в соответствующем изобретении (патент США US 6843328 Flexible track drilling machine. Date of patent: 18.01.2005). После обработки заданной поверхности приспособление с обрабатывающим устройством открепляется от заготовки и переносится на новый участок такой заготовки, где вновь прикрепляется к ней указанными вакуумными присосками. Недостатком данного изобретения является невозможность крепления присосок к поверхностям заготовок, у которых имеются отверстия или негладкие поверхности, исключающие крепление вакуумных присосок. Другим недостатком такого приспособления является недостаточная жесткость его вакуумных присосок, которые изготавливаются из эластичных, а следовательно, нежестких материалов. Это обуславливает появление дополнительных смещений рабочего органа инструмента и его вибраций в процессе резания, что в свою очередь негативно сказывается на качестве обработки.

Для повышения жесткости крепления рабочего органа робота такой орган крепят непосредственно на обрабатываемой заготовке, как это реализовано в указанном выше изобретении (патент США US 8171615, Machine for fitting fasteners of the rivet type, particularly for aircraft fuselage or subassembly components. Date of patent: 18.05.2012). Рабочий орган рассматриваемого робота представляет собой по существу двухкоординатный мини-станок, снабженный двумя взаимно перпендикулярными направляющими каретками. Данный рабочий орган прижимается его опорной плитой к поверхности заготовки путем воздействия на него звеньев робота. Сила прижима и связанная с ней сила терния противодействуют смещению рабочего органа на заготовке, однако это не исключает полностью возможность такого смещения.

Для устранения последнего недостатка наряду с вакуумными присосками, отмеченными выше (патент США US 6843328 Flexible track drilling machine. Date of patent: 18.01.2005), применяются и магнитные фиксаторы, как показано в соответствующем изобретении (международный патент WO 03/095154A1 Magnetic Indexer for high accuracy hole drilling. Date of patent: 20.11.2003). Однако и такие фиксаторы имеют недостатки, связанные с наличием неплоских участков поверхностей на обрабатываемых заготовках. Криволинейность этих поверхностей существенно уменьшает магнитную силу прижима фиксатора к заготовке и, следовательно, не исключает возможность смещения рабочего органа вдоль данной заготовки.

Более жестким и более надежным вариантом крепления рабочего органа на заготовке является механическое крепление, описанное в соответствующем изобретении (патент США US 5,482,409 Part positioning and drilling end effector. Date of patent: 09.01.1996). В этом изобретении предлагается рабочий орган, также представляющий собой мини-станок с тремя линейными осями перемещения сверлильной головки. Данный рабочий орган путем привинчивания крепится к фюзеляжу самолета. Данное крепление является наиболее жестким, однако оно требует наличия на заготовке соответствующих выступающих частей, к которым можно привинтить рассматриваемый рабочий орган. Кроме того, производительность такого устройства в целом снижается по причине необходимости привинчивания и последующего отвинчивания рабочего органа на заготовке. Еще одним недостатком данного изобретения, как и всех указанных выше изобретений, является необходимость применения дополнительных средств координатного определения местоположения рабочего органа робота в системе координат заготовки.

Прототипом предлагаемого изобретения является робот манипуляционный промышленный, оснащенный опорным устройством, конструкция которого дана в патенте (RU 2718025 C1 Робот манипуляционный промышленный, опубл. 30.03.2020). Опорный элемент прототипа содержит корпус с жестко установленными на нем снизу четырьмя стержнями, каждый с соосно надетой на него пружиной и с соосно расположенными и скользящими вдоль этого стержня жестко и соосно закрепленными между собой втулкой, осевым зажимом и фиксатором, на котором жестко и соосно закреплены соединенные между собой головка с электромагнитом и полая тонкостенная сфера из пружинной ферромагнитной стали, заполненная термопластичным ферромагнитным композитом, при этом на головке одним концом закреплены нагревающий и охлаждающий элементы, которые другим концом расположены в указанной сфере. Данный опорный элемент фиксируется на заготовке или зажимном приспособлении, закрепляющем эту заготовку, чем и повышается жесткость всего робота, поэтому в этом роботе не требуется применения дополнительных отдельно устанавливаемых и управляемых мехатронных устройств наподобие мини-станков для точной обработки таких заготовок.

Однако данное изобретение также имеет недостатки: во-первых, такой робот с магнитными фиксаторами нельзя использовать для обработки немагнитных заготовок. Во-вторых, система измерения на основе лазерного интерферометра является дорогостоящим устройством, что повышает общую стоимость применяемого технологического оборудования. В-третьих, крепление посредством только электромагнитной силы магнитных фиксаторов не является абсолютно жесткими средством закрепления и не исключает смещение рабочего органа относительно заготовки.

Технической задачей изобретения является повышение точности обработки крупногабаритных изделий резанием с помощью робота манипуляционного промышленного, оснащенного опорным устройством.

Техническая задача по первому варианту решается за счет того, что опорное устройство робота промышленного манипуляционного для обработки резанием крупногабаритных изделий, расположенное между группами звеньев обработки и звеньев переноса, содержащее опорный элемент, согласно изобретения отличается тем, что при выполнении звеньев переноса типа SCARA, опорное устройство дополнительно содержит опорную плиту с плоской базирующей поверхностью, закрепленную неподвижно на монтажной плите цеха, на базирующей поверхности опорной плиты выполнены ряды равноудаленных друг от друга цилиндрических отверстий в виде равномерной сетки; опорный элемент установлен с возможностью перемещения и периодического закрепления в отверстиях опорной плиты, указанный опорный элемент состоит из двух соосно и телескопически установленных боксов коробчатых сечений: неподвижного и выдвижного, снабженных торцевыми основаниями, по центральной оси боксов установлена пружина, закрепленная на указанных торцевых основаниях боксов с помощью левого и правого рым-болтов; нижний неподвижный бокс выполнен тонкостенным, жестко прикрепленным своим основанием к последнему звену группы звеньев переноса и с установленным на его боковой стенке ограничителем; выдвижной бокс установлен по посадке с зазором во внутреннюю полость неподвижного бокса, на боковой поверхности выдвижного бокса выполнены отверстия для крепления первого звена группы звеньев обработки робота; сверху вдоль продольной оси выдвижного бокса на торцевом основании жестко закреплен электромагнит с плоской контактной поверхностью, на основании указанного выдвижного бокса привинчены четыре штифта с буртами и цилиндрическими базовыми поверхностями; причем, расстояния между осями штифтов выдвижного бокса равны расстояниям между осями соседних отверстий опорной плиты; робот неподвижно закреплен на базирующей поверхности опорной плиты.

Техническая задача по второму варианту решается за счет того, что опорное устройство робота промышленного манипуляционного для обработки резанием крупногабаритных изделий, расположенное между группами звеньев обработки и звеньев переноса, содержащее опорный элемент, согласно изобретения отличается тем, что при выполнении звеньев переноса шарнирного типа, опорное устройство дополнительно содержит опорную плиту, закрепленную неподвижно на монтажной плите цеха, имеющую два или более плоских базирующих участка, жестко соединенных между собой, образующих в поперечном сечении ломаную линию, при этом на каждом из указанных участков выполнены ряды равноудаленных друг от друга цилиндрических отверстий в виде равномерной сетки; опорный элемент установлен с возможностью перемещения и периодического закрепления в отверстиях опорной плиты, указанный опорный элемент состоит из двух соосно и телескопически установленных боксов коробчатых сечений: неподвижного и выдвижного, снабженных торцевыми основаниями, по центральной оси боксов установлена пружина, закрепленная на указанных торцевых основаниях боксов с помощью левого и правого рым-болтов; нижний неподвижный бокс выполнен тонкостенным, жестко прикрепленным своим основанием к последнему звену группы звеньев переноса и с установленным на его боковой стенке ограничителем; выдвижной бокс установлен по посадке с зазором во внутреннюю полость неподвижного бокса, на боковой поверхности выдвижного бокса выполнены отверстия для крепления первого звена группы звеньев обработки робота; сверху вдоль продольной оси выдвижного бокса на торцевом основании жестко закреплен электромагнит с плоской контактной поверхностью; на основании указанного выдвижного бокса привинчены четыре штифта с буртами и цилиндрическими базовыми поверхностями, причем, расстояния между осями штифтов выдвижного бокса равны расстояниям между осями соседних отверстий опорной плиты; робот неподвижно закреплен на базирующей поверхности опорной плиты.

Для повышения точности обработки промышленными роботами манипуляционными с использованием дополнительного опорного устройства, включающего в себя опорный элемент, размещенный между звеньями переноса и обработки робота, предлагается такую опору дополнительно дооснастить жесткой опорной плитой с точно расположенными на ней отверстиями для крепления рассматриваемого опорного элемента.

Таким образом, предлагаемое опорное устройство для обработки резанием роботами манипуляционными включает в себя, во-первых, опорный элемент с электромагнитным приводом, который крепится между звеньями переноса робота и звеньями обработки, и, во-вторых, опорную плиту, жестко закрепленную на напольной монтажной плите, установленной на полу цеха, с расположенными на ней отверстиями, при этом на такой опорной плите крепится жестко и неподвижно основание робота.

Предлагаемое опорное устройство робота манипуляционного позволяет повысить точность обработки заготовки такого типа роботами за счет повышения точности позиционирования и повышения жесткости перемещаемых в движении подачи инструмента звеньев обработки.

Опорное устройство состоит из опорного элемента и опорной плиты. Опорный элемент, в свою очередь, состоит из элемента крепления к звеньям переноса робота манипуляционного и элемента крепления к звеньям обработки робота манипуляционного. Такой опорный элемент имеет также узел крепления к заданным точно расположенным отверстиям опорной плиты. Поскольку основание робота через опорную плиту и зажимное приспособление, в котором закреплена обрабатываемая заготовка, жестко и неподвижно закреплены на общей напольной монтажной плите или на полу цеха, а также поскольку опорная плита является жесткой и точно скоординированной в процессе ее сборки с опорным элементом этого робота, то все это обеспечивает более жесткое крепление звеньев обработки робота и их точное координационное положение относительно обрабатываемой заготовки. Этим обеспечивается более точная обработка роботом манипуляционным поверхности заготовки.

Таким образом, существенным отличием предлагаемого опорного устройства является наличие дополнительной опорной плиты с точно расположенными на ней отверстиями, по которым производится периодическое перезакрепление по командам управляющей программы опорного элемента, установленного между звеньями робота манипуляционного.

В предлагаемом техническом решении повышение точности обработки достигается тем, что рассматриваемое опорное устройство позволяет переносить группу относительно коротких и поэтому более жестких и точных звеньев обработки робота к текущему месту обработки и жестко и точно закреплять эту группу на опорной плите. Большие жесткость и точность крепления достигается двумя особенностями предлагаемого опорного устройства.

Во-первых, большая жесткость достигается тем, что опорный элемент снабжается несколькими точно изготовленными цилиндрическими выступами на плоской прижимной поверхности его выдвижного бокса. Данные цилиндрические выступы звеньями переноса робота помещаются напротив соответствующих отверстий опорной плиты. За счет электромагнита выдвижной бокс взаимодействует со стальной опорной плитой и выдвигается из неподвижного бокса опорного элемента, связанного со звеньями группы переноса. В процессе движения выдвижного бокса его точно изготовленные цилиндрические выступы входят по посадке с зазором в соответствующие им по расположению и точно изготовленные отверстия опорной плиты. Указанное движение выдвижного бокса происходит до тех пор, пока плоская контактная поверхность его электромагнита не соприкоснется с плоской опорной поверхностью опорной плиты. В этот момент соприкосновения электромагнитные силы будут предотвращать обратное движение выдвижного бокса в направлении, ортогональном опорной поверхности опорной плиты. Цилиндрические выступы выдвижного бокса будут исключать возможное перемещение этого бокса вдоль плоскости опорной плиты. Данные элементы крепления являются более жесткими и более надежными по сравнению с описанными в вышеприведенных изобретениях вариантами креплений к фасонной поверхности обрабатываемой заготовки электромагнитами или вакуумными присосками.

Во-вторых, большая точность предлагаемого устройства достигается тем, что базирование опорного элемента происходит точно выполненными цилиндрическими выступами по точно выполненным цилиндрическим отверстиям. Точность такого базирования зависит от точности посадки с зазором рассматриваемых цилиндрических выступов и отверстий, что обеспечивается требованиями ГОСТ 3128-70 для штифтовых соединений. В данном ГОСТ 3128-70 для таких случаев соединений устанавливаются посадки с зазором F7/m6, что обеспечивает максимальную величину радиального зазора для диаметров отверстий 6…10 мм не более 15 мкм. Поскольку основание робота монтируется на опорной плите, которая через установленную на полу цеха напольную монтажную плиту связана с зажимным приспособлением, в котором базируется обрабатываемая заготовка, то координатная связь между опорной плитой и заготовкой остается неизменной на всем протяжении ее обработки.

Таким образом, точность такого базирования по координатным осям в касательной к опорной поверхности опорной плиты плоскости является выше, чем точность расположения звеньев обычного робота с учетом их деформаций от сил резания, возникающих в процессе обработки. Аналогично, точность базирования плоской контактной поверхности электромагнита по плоской опорной поверхности опорной плиты в направлении ортогональном такой поверхности будет выше базирования по криволинейной поверхности заготовки магнитными или вакуумными фиксаторами. Точность базирования предлагаемого устройства будет выше, чем точность базирования рассмотренных выше аналогичных устройств или устройства прототипа с магнитными или вакуумными фиксаторами, поскольку в процессе примагничивания или присасывания таких устройств к неровным поверхностям обрабатываемых заготовок возможны дополнительные смещения таких нежестких фиксаторов и удерживающих их нежестких звеньев роботов.

Таким образом, эффект повышения точности обработки достигается повышением жесткости крепления опорного элемента звеньев обработки робота манипуляционного на опорной плите и повышением точности базирования такого опорного элемента на этой плите.

Далее рассмотрим два варианта опорного устройства: более экономичный и менее универсальный на основе звеньев группы переноса типа SCARA и более дорогостоящий, но и более универсальный на основе звеньев группы переноса шарнирного типа.

Вариант 1. Опорное устройство для робота на основе звеньев группы переноса типа SCARA, которая имеет два или более параллельных вращательных соединения, позволяющих ориентировать присоединительную плоскую поверхность последнего звена этой группы в любой точке пространства, но лишь в одной, в заданной плоскости.

Изобретение иллюстрируется чертежами фиг. 1, 3.

На фиг. 1 показан общий вид опорного устройства, установленного на роботе манипуляционном с группой звеньев переноса типа SCARA робота и группой звеньев обработки шарнирного робота, а также показана заготовка, закрепленная на напольной монтажной плите цеха.

На фиг. 3 показана конструкция опорного элемента и фрагмент опорной плиты с базирующими отверстиями.

Опорное устройство робота манипуляционного промышленного (фиг. 1, 3) состоит из двух основных частей: опорной плиты 1 и опорного элемента 2 (фиг. 1), который нижней частью неподвижного бокса 14 (фиг. 3) крепится жестко и неподвижно относительно присоединительных поверхностей последнего звена группы звеньев 3 переноса робота. Одновременно с этим боковой частью выдвижного бокса 19 этот опорный элемент 2 жестко закреплен относительно первого звена группы обработки 4 данного робота (фиг. 1). Последнее звено 5 такой группы обработки имеет на своем конце типовой рабочий орган с установленным в нем металлорежущим инструментом 6, например, сверлом, фрезой или абразивным кругом. Данный инструмент 6 в процессе работы касается получаемой поверхности детали 7.

Опорная плита 1 (фиг. 1) жестко и неподвижно крепится под углом 90° к напольной монтажной плите 8 установленной на полу цеха, в котором производится изготовление деталей. На базирующей поверхности 9 опорной плиты 1 установлен и неподвижно жестко закреплен робот 10.

Опорная плита 1, которая применяется для звеньев переноса рассматриваемого типа роботов SCARA (фиг. 1), имеет плоскую базирующую поверхность 11 с цилиндрическими отверстиями 12. Такие отверстия выполняются в несколько рядов с осями равноудаленными от осей соседних цилиндрических отверстий 12 и образующих равномерную сетку. Расстояния между центрами таких соседних отверстий определяются размерами с допусками высокой точности, например, по 7 квалитету. Сами отверстия также выполняются диаметрами с высокой точностью, например, по допуску F7.

Вариант 2. Опорное устройство для робота на основе звеньев группы переноса шарнирного типа, которая имеет три и более вращательных соединения, позволяющих ориентировать присоединительную плоскую поверхность последнего звена этой группы в любой точке пространства под любым углом.

Изобретение иллюстрируется чертежами фиг. 2, 3.

На фиг. 2 показан общий вид опорного устройства, установленного на роботе манипуляционном с группой звеньев переноса шарнирного типа робота и группой звеньев обработки также шарнирного типа робота; показана заготовка, закрепленная на напольной монтажной плите цеха (на фиг. 2 заготовка показана с вырезом ее части для демонстрации звеньев робота).

В данном варианте 2 опорная плита 1 имеет два или более плоских участков 11 и 13 (фиг. 2) жестко и неподвижно соединенных друг с другом и образующих в поперечном сечении ломаную линию, которая представляет собой кусочно-линейную аппроксимацию профиля детали в плоскости ортогональной ее продольной оси. На каждом из указанных плоских участков опорной плиты, так же, как и в варианте 1, выполняется несколько рядов равноудаленных друг от друга цилиндрических отверстий 12, также образующих равномерную сетку. Расстояния между центрами таких соседних отверстий также определяются размерами с допусками высокой точности, например, по 7 квалитету. Сами отверстия также выполняются диаметрами с высокой точностью, например, по допуску F7. Робот 10 закреплен на базирующей поверхности 9.

Далее рассмотрим опорный элемент 2 опорного устройства. Указанный элемент имеет одинаковую конструкцию для вариантов 1 и 2. Опорный элемент 2 рассматриваемого опорного устройства является сборочной единицей коробчатой формы. Такой опорный элемент состоит из следующих деталей (фиг. 3). Полый неподвижный тонкостенный бокс 14 выполнен в форме полой прямоугольной открытой коробки квадратного поперечного сечения. В центре квадратного дна бокса 14 выполняется толстостенный цилиндрический выступ 15 с отверстиями для крепления этого бокса 14 на последнем звене группы переноса 3 робота (фиг. 1, 2). С внутренней стороны бокса 14 вдоль оси толстостенного цилиндрического выступа 15 жестко и неподвижно вкручивается левый рым-болт 16. Данный рым-болт 16 удерживает один из концов пружины растяжения 17. Для ограничения перемещения выдвижного бокса 19 в неподвижном боксе 14 на их боковых стенках выполняется ограничитель, например, в виде сквозного продолговатого отверстия 20 на выдвижном боксе 19 и жестко закрепленного ограничивающего винта 18 на неподвижном боксе 14. Такой винт 18 входит в отверстие 20 по посадке с зазором. По посадке с зазором во внутреннюю полость неподвижного бокса 14 телескопически устанавливается еще один полый тонкостенный выдвижной бокс 19 также в форме полой прямоугольной открытой коробки с квадратным поперечным сечением. Квадратное дно (торцовое основание) выдвижного бокса 19 имеет толщину стенки примерно на порядок больше его остальных стенок. В этом торцовом основании выдвижного бокса 19 вдоль его продольной оси имеется отверстие для монтажа цилиндрического электромагнита 21, который крепится в этом отверстии жестко и неподвижно посредством отдельной детали - крышки 22. В свою очередь, эта крышка 22 посредством винтов 23 крепится жестко и неподвижно к выступу с резьбовыми отверстиями на указанном торцовом основании выдвижного бокса 19. Цилиндрический электромагнит 21 является типовым изделием и имеет в торце на его оси типовое резьбовое отверстие, в которое жестко и неподвижно ввинчивается правый рым-болт 24, ось которого соосна оси левого рым-болта 16. Данный правый рым-болт 24 удерживает второй конец указанной выше пружины растяжения 17. Электромагнит 21 имеет плоскую контактную поверхность 28. К указанному выше торцовому основанию выдвижного бокса 19 также привинчиваются жестко и неподвижно четыре цилиндрических штифта 25 с буртами, которые имеют базирующие цилиндрические поверхности 26 с диаметральными размерами высокой точности, например, с допуском m6. У торцов указанные штифты имеют типовые фаски. Расстояния между осями таких поверхностей 26 обеспечиваются размерами высокой точности. Номинальные размеры на данные расстояния равны номинальным размерам на соответствующие расстояния между осями соседних отверстий 12 в опорной плите 1 (фиг. 1 и 2).

Еще одним элементом выдвижного бокса 19 являются отверстия 27 (фиг. 3) на его боковой стенке для крепления опорной поверхности первого звена 4 группы звеньев обработки робота (фиг. 1, 2). Указанные выше отверстия 12 опорной плиты 1 имеют типовые фаски для упрощения процесса ориентации вводимых в процессе работы в эти отверстия штифтов 25.

Работа устройства реализуется следующим образом (фиг. 1, 2, 3).

Первоначально рассмотрим работу робота и опорного устройства по варианту 1.

На первом этапе в процессе вспомогательного движения робот манипуляционный звеньями первой группы - группы переноса 3 переносит опорный элемент 2 в зону предполагаемого участка обработки заготовки 7. При этом последним поворотным звеном данной группы переноса 3 робот ориентирует опорный элемент так, что его цилиндрические поверхности 26 штифтов 25 располагаются соосно цилиндрическим поверхностям отверстий 12 опорной плиты 1. Кроме того, звеньями переноса 3 робота контактная поверхность 28 электромагнита 21 устанавливается параллельно опорной поверхности 11 опорной плиты 1. Расстояние между указанными параллельными поверхностями должно быть достаточно малым для обеспечения последующего взаимодействия за счет электромагнитной силы электромагнита 21 и опорной поверхности 11 опорной плиты 1. После этого включается электромагнит 21, который за счет указанной электромагнитной силы к стальной опорной плите 1 обеспечивает телескопическое выдвижение выдвижного бокса 19 из неподвижного бокса 14 и преодолевает сжимающее действие пружины растяжения 17. Движение выдвижного бокса 19, типовые фаски на штифтах 25 и типовые фаски на отверстиях 12 позволят этим штифтам 25 без удара об опорную плиту 1 войти в указанные отверстия, а контактной поверхности электромагнита 28 соприкоснуться с опорной поверхностью 11 опорной плиты 1. Таким образом, произойдет точное базирование выдвижного бокса 19 опорного элемента 2 на опорной плите 1. За счет касания цилиндрических участков 26 штифтов 25 с цилиндрическими отверстиями 12 опорной плиты 1 будет исключаться смещение выдвижного бокса 19 по касательной плоскости к опорной поверхности 11 опорной плиты 1. За счет электромагнитной силы между контактной поверхностью 28 электромагнита 21, плотно контактирующей с плоской опорной поверхностью 11 опорной плиты 1, будет обеспечиваться надежная фиксация выдвижного бокса 19 на опорной плите 1 в ортогональном к опорной поверхности 11 этой плиты направлении.

Далее рассмотрим особенности работы робота и опорного устройства по варианту 2.

На первом этапе в процессе вспомогательного движения робот манипуляционный звеньями первой группы - группы переноса 3 переносит опорный элемент 2 в зону предполагаемого участка обработки заготовки 7 и поворачивает опорный элемент так, что его контактная поверхность 28 электромагнита 21 станет параллельной наиболее близкому плоскому участку 13 опорной плиты 1. Последним поворотным звеном данной группы переноса 3 робот ориентирует опорный элемент так, что его цилиндрические поверхности 26 штифтов 25 располагаются соосно цилиндрическим поверхностям отверстий 12 плоского участка 13 опорной плиты 1. Далее работа опорного элемента и всего робота реализуется так же, как и в варианте 1.

Таким образом, достигается точное координатное расположение выдвижного бокса 19 и связанной с ним опорной поверхности первого звена 4 обрабатывающей группы звеньев робота и обеспечивается жесткое фиксирование этой опорной поверхности в пространстве.

После базирования и закрепления выдвижного бокса 19 начнется изготовление детали. Для этого звеньями обработки от 4 до 5 робота манипуляционного посредством металлорежущего инструмента 6 будет выполнено резание по управляющей программе выбранного участка поверхности заготовки 7.

По окончанию обработки заготовки 7 электромагнит 21 отключается, и за счет действия пружины растяжения 17 выдвижной бокс 19 телескопически перемещается в исходное первоначальное положение в неподвижном боксе 14. Для ограничения перемещения выдвижного бокса 19 в неподвижном боксе 14 на их боковых стенках выполняется ограничитель, например, в виде сквозного продолговатого отверстия 20 на выдвижном боксе 19 и жестко закрепленного ограничивающего винта 18 на неподвижном боксе 14. Такой винт 18 входит в отверстие 20 по посадке с зазором. Рассматриваемое перемещение выдвижного бокса 19 в исходное положение обуславливает выход поверхностей 26 штифтов 25 из отверстий 12 опорной плиты 1. Это позволяет звеньям группы перемещения 3 робота свободно перенести опорный элемент 2 в требуемое новое место для аналогичного повторного закрепления и повторной обработки заготовки 7.

Таким образом, предлагаемое опорное устройство робота манипуляционного по вариантам 1 и 2 обеспечивает точное координатное расположение опорной поверхности первого звена обрабатывающей группы звеньев данного робота и обеспечивает жесткое фиксирование этой поверхности на опорной плите, которая жестко через напольную монтажную плиту связана с заготовкой. Этими особенностями опорного устройства и достигается эффект повышения точности обработки роботом манипуляционным, имеющим две группы звеньев: группу переноса и группу обработки.

Группа изобретений относится к робототехнике и может быть использована для обработки резанием крупногабаритных заготовок. Опорное устройство робота промышленного манипуляционного выполнено с возможностью расположения между группами звеньев обработки и звеньев переноса робота и содержит опорный элемент. В зависимости от выполнения групп звеньев переноса робота - типа SCARA или шарнирного типа - приведена конструкция опорной плиты, выполненной с возможностью жесткого закрепления на монтажной плите цеха. Базирующая поверхность опорной плиты предназначена для неподвижного закрепления робота. Повышается точность обработки крупногабаритных изделий. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Опорное устройство робота промышленного манипуляционного для обработки резанием крупногабаритных изделий, выполненное с возможностью расположения между группами звеньев обработки и звеньев переноса робота и содержащее опорный элемент, отличающееся тем, что оно предназначено для робота манипуляционного промышленного с группами звеньев переноса типа SCARA и снабжено опорной плитой с плоской базирующей поверхностью, которая выполнена с возможностью неподвижного закрепления на монтажной плите цеха и содержит ряды равноудаленных друг от друга цилиндрических отверстий в виде равномерной сетки, при этом опорный элемент установлен с возможностью перемещения и периодического закрепления в отверстиях опорной плиты и состоит из двух соосно и телескопически установленных неподвижного и выдвижного боксов коробчатой формы с торцевыми основаниями, причем по центральной оси боксов установлена пружина, закрепленная на указанных торцевых основаниях боксов посредством левого и правого рым-болтов, нижний неподвижный бокс выполнен тонкостенным с возможностью жесткого прикрепления своим основанием к последнему звену группы звеньев переноса и закрепленным на его боковой стенке ограничителем, а выдвижной бокс установлен по посадке с зазором во внутреннюю полость неподвижного бокса и выполнен на боковой поверхности с отверстиями для крепления первого звена группы звеньев обработки робота, при этом сверху вдоль продольной оси выдвижного бокса на торцевом основании жестко закреплен электромагнит с плоской контактной поверхностью, а на основании указанного выдвижного бокса привинчены четыре штифта с буртами и цилиндрическими базовыми поверхностями, причем расстояния между осями штифтов выдвижного бокса равны расстояниям между осями соседних отверстий опорной плиты, при этом опорная плита содержит базирующую поверхность для неподвижного закрепления робота.

2. Опорное устройство робота промышленного манипуляционного для обработки резанием крупногабаритных изделий, выполненное с возможностью расположения между группами звеньев обработки и звеньев переноса робота и содержащее опорный элемент, отличающееся тем, что оно предназначено для робота манипуляционного промышленного с группами звеньев переноса шарнирного типа и снабжено опорной плитой с плоской базирующей поверхностью, которая выполнена с возможностью неподвижного закрепления на монтажной плите цеха и содержит два или более плоских базирующих участка, жестко соединенных между собой с образованием в поперечном сечении ломаной линии, при этом на каждом из указанных участков выполнены ряды равноудаленных друг от друга цилиндрических отверстий в виде равномерной сетки, при этом опорный элемент установлен с возможностью перемещения и периодического закрепления в отверстиях опорной плиты и состоит из двух соосно и телескопически установленных неподвижного и выдвижного боксов коробчатой формы с торцевыми основаниями, причем по центральной оси боксов установлена пружина, закрепленная на указанных торцевых основаниях боксов посредством левого и правого рым-болтов, нижний неподвижный бокс выполнен тонкостенным с возможностью жесткого прикрепления своим основанием к последнему звену группы звеньев переноса и закрепленным на его боковой стенке ограничителем, а выдвижной бокс установлен по посадке с зазором во внутреннюю полость неподвижного бокса и выполнен на боковой поверхности с отверстиями для крепления первого звена группы звеньев обработки робота, при этом сверху вдоль продольной оси выдвижного бокса на торцевом основании жестко закреплен электромагнит с плоской контактной поверхностью, а на основании указанного выдвижного бокса привинчены четыре штифта с буртами и цилиндрическими базовыми поверхностями, причем расстояния между осями штифтов выдвижного бокса равны расстояниям между осями соседних отверстий опорной плиты, при этом опорная плита содержит базирующую поверхность для неподвижного закрепления робота.