Устройство для автоматического сцепления и расцепления носителя инструмента многоосного манипулятора Советский патент 1988 года по МПК B25J19/00 

и 25

26

О)

4 N)

Ю СЛ

Ы

звена кинематической цепи служит в качестве источника энергии для свинчивания обоих соединительных элементов, приведенных в готовность к сцеплению путем управления маштулятором, т.е. с целью обеспех ения быстрой смены различных инструментов. Для этой цели последнее звено 6 кинематической цепи манипулятора, а также носитель 8 инструмента снабжены соединительными элементами 9,10, а также взаимодействующими друг с другом элементами свинчивания 11 и 12. Установленный со стороны манипулятора элемент свинчивания 12 через рабочее звено 18 расположен с возможностью поворота на другом рабочем звене 17, которое при сближении соединительных элементов 9 и 10 с носителем 8 инструмента образует стопор -вращения :Z4. Вследствие вращения последнего звена 6 кинематической цепи вызывается ггроцесс свинчивания. Кроме того, оба рабочих звена 17 и 18 жестко соединены друг с другом через арретир 20.Это соединение устраняется тогда, когда начинает действовать стопор вращения 24 между рабочим звеном 17 и носителем 8 инструмента. Таким образом, удается соединение во время процесса свинчивания установленных на рабочем звене 17 подсоединительных деталей 15 с предусмотренными на носителе 8 инструмента подсоединительными деталями 16, так что осзпцествляется автоматический переход энергии, хлада.гента и/или рабочей среды. 10 з.п,ф-лы, 5ил

Изобретение относится к устройствам для автоматического сцепления и расцепления носителя инструмента для многоосного манипулятора, при котором последнее звено кинематической цепи манипулятора и носитель инструмента имеют соединительные элементы, выполненные с возмокностью свинчивания, а привод поворота последнего

1

Изобретение относится к устройствам для автоматического сцепления и расцепления носителя инструмента для многоосного манипулятора, при котором последнее звено кинематической цепи ма- йипулятора и носитель инструмента имеют соединительные элементы, вьшолненные с возможностью свинчивания, а привод поворота п-оследнего звена кинематической цепи служит в качестве источ- яика энергии для свинчивания обоих соединительных элементов, приведенных в готовность к сцеплению путем управления манипулятором.

.Целью изобретения является ускорение процессов сцепления и расцепления и экономии энергии.

На фиг.1 схематично изображен манипулятор с устройством для автоматической смены инструмента; на фиг,2- схема устройства для смены инструмента, разрез; на фиг.З - вариант выполнения устройства для смены инструмента, поперечное сечение; на фиг.4 разрез А-А на фнг.З , на фиг.5 - вид Б на фиг.З.

Манипулятор 1 обычно содерж5-1т несколько осей, позволяющих достичь любую точку в зоне действия по заданной траектории. Манипулятор 1 (фиг.1)

имеет основание 2, на котором установлен узел 3, вращающийся вокруг вертикальной оси. На этом вращающемся узле 3 находится поворотньй узел 4, на котором установлен поворотный узел 5, причем оба поворотных узла 4 и 5 установлены с возможностью вращения вокруг горизонтальных осейе Последнее звено 6 установлено на поворотном узле 5 с возможностью вращения вокруг такой оси,

При этом последнее звено 6 имеет фланец 7, на котором обычно установлен носитель 8 инструмента, В данном случае крепление носителя 8 инструмента осуществляется при помощи соединительных элементов 9 и 10, которые при -сближении между носителем 8 инструмента и последним звеном 6 кинематической цепи входят в зацепление друг с другом и таким образом обеспечивают жесткое соединение носителя

8инструмента с последним звеном 6. Различные оси манипулятора 1 позволяют привести в концентрическое положение соединительные элементь 9 и 10 о

Для этих соединительньк элементов

9и 10, действительно то что замыкающее ус$шие для осуществления крепления носителя 8 инструмента не должно

1Д

создаваться узлами 2-Г манипулятора 1. Обьр1но в последнем звене 5 враша- тельное движение должно создавать требуемое замъжающее усилие, так что нагрузке подвергается только момент вращения необходимого для этой цели привода.

Позитдиями 9 и 10 на фиг,2 обозначены оба соединительных элемента, расположенных на расстоянии друг от друга, причем каждьп соединительный элемент 9 и 10 имеет элемент 11 и 12 свинчивания. При сближении соединительных элементов 9 и 10 сначала входит центрирующий болт 13 в соответствующее центрирующее отверстие 14, а затем оба элемента 11 и 12 приводят в положение, в котором они готовы входить в зацепление. Соединенный с последним звеном 6 соединительный элемент 9 должен передать вращательное движение последнего звена 6 на элемент 11, который входит в зацепление с сопряженным элементом 11 на соединительном элементе 10 и обеспечивает сближение обеих частей до положения замыкания.

Соединительные элементы 9 и 10 снабжены подсоединительной деталью 15 и сопряженной подсоединительной деталью 16, которые служат для создания автоматического соединения и для обеспечения передачи энергии, хладагента, рабочей среды и т.п. от манипулятора 1 на носитель 8 инструмента во время замены инструме1;та. Во время сцепления подсоединительных деталей 15 и 16 нельзя обеспечить относительное вращательное движение между соединительными элементами 9 и 10, что собственно противоречит основной идее, заключающейся в осуществлении сближения соединительных элементов 9 и 10 при помощи элементов 11 и 12 свинчивания.

С целью решения этой проблемы сое диненньй с последним звеном 6 манипулятора 1 соединительный элемент 9 состоит из двух концентрически расположенных рабочих звеньев 17 и 18, установленных в месте стопора 19. Арретир 20 имеет задачу жесткого соединения обоих рабочих звеньев 17 и 18, которое обычно осуществляется пу тем вращения. При помощи последнего звена 6 приводится только первое, из них наружное рабочее звено 18, но для обеспечения нормальной работы не

5

0.

д 5

5

0

5

0

5

0

обходимо, чтобы и второе, внутреннее рабочее звено 17, рыполняло то же движение, что и наружное рабочее звено 18, Арретир 20 состоит из шариков 21, расположеттньж в отверстиях 22 и находящихся под воздействием пружины 23, Таким образом пол -чается жесткое соединение рабочт гх звеньев 17 и 18 которое, однако устраняется при преодолении определенного момента вращения, а ит енно за счет того, что шарики 21 перемещаются в отверстия 22 против действия пружин 23,

Рабочее звено 17 имеет стопор 24, имеющиз задачу осуществления жесткого соединения между соединительным элементом 10 и внутренним рабочим звеном 17 при сближении соединительных элементов 9 и 10. Стопор 19 состоит из центрирующего болта 25, входящего в соответствующую выемку 26 соединительного элемента 10 перед тем, как элементы 11 и 12 входят во взаимодействие друг сдругом,

Носитель 8 инструмента своим соединительным элементом 10 установлен ка станине 27 в предохраненном от поворота положении (фиг.1).

Устройство работает следукядим образом.

Сначала манипулятор 1 со своум последним звеном 6 приводят в коаксиальное положение относительно носителя 8 инструмента, В этом коакси г.пьном положении согласно фиг.1 и 2 последнее звено 6 пе,ремеп(ают вдоль оси в направлении носителя 8 инструмента, вследствие чего сначала действует стопор 24 за счет захода центрирующего болта 25 в выемку 26. Вследствие этого одновременно приведены в положение готовности к свинчиванию и элементы 11 и 12. Это положение соответствует изображенному (фиг,4) положению винтового элемента 28 во входном птице 29 ступицы 30, Техникой програм- мзфования можно обеспечивать то, что коаксиальное положение стопора 24 достигнуто в том случае, если при сближении элементов 8 и 10 центрирующий болт 25 не находится соосно относительно выемки 26,

Фланец 7 последнего звена 6 можно приводить во вращение после осзтцест- вления центровки. Вследствие вращательного движения фланца 7 рабочее звено 18 вместе с элементом 12 приводят во вращение. Центрирующий бапт

13 входит в отверстие 14 и обеспечивает концентрическое положение частей.

Во время действия стопора 24 взаимодействие элементов 11 и 12 не может вызвать поворот рабочего звена 17, так как он поддерживается в постоянном относительно носителя 8 инструменте месте при помощи стопора 24, При этом носитель 8 инструмента неподвижно установлен на станине 27. :Во время сближения соединительных элементов 9 и 10 путем взаимодействия элементов 11 и 12 подсоединитель- 15 единен радиально проходящий через не- ные детали 15 и 16 могут входить в го болт 40, имекщий на концах ролики зацепление друг с другом, так как 34 в качестве винтовых элементов. Эти они больше не. выполняют относительное ролики взаимодействуют с резьбовым вращательное движение относительно участком 41 элемента 11, причем пре- 1цруг друга. Вследствие воздействия 20 ДУ мотрена осепараллельная входная стопора 24 арретир 20 разъединяется, канавка, к которой примыкает резьбо- так как передаваемый последним зве вой участок 41, выполненный с большим ном 6 на рабочее звено 18 момент вра- щагом. Этот большой шаг, составляющий, щения воздействует на шарики 21 при например 18-24 мм (в аксиальном на- неподвижном рабочем звене 17 так, что 25 правлении), должен обеспечивать акси- °

они перемещаются в отверстия 22 против действия пружин 23.

Кроме того, на фиг.2 изображен предохранитель 31 отключения, соеди- нянзщий фланец 7 с рабочим звеном 18. Этот предохранитель отключения может быть выполнен любьм известным обра зом. Он должен обеспечивать лишь то, что привод манипулятора 1 выключается в момент, когда инструмент или носитель 8 инструмента попадает на нежелательное сопротивление.

Фланец 7 через предохранитель 31 отключения воздействует на полый вал 32, являющийся существенной составной частью рабочего звена 18 (фиг„2). В этом полом вале 32 установлен радиально к оси вращения болт 33, име кисши на концах два ролика 34 в качестве фиксаторов. Обычно ролики 34 входят в желобки 35, находйщиеся с торцовой стороны на фланцевой пластине 36 другого рабочего звена 17. Болт 33 установлен в выполненной в качестве поршня 37 направлякяцей. Поршень 37 или болт 33 подвергается воздействию пружины 38, установленной в полом вале 32 и опиракщайся на торцовунз стенку. Болт 33 установлен с возможностью осевого перемещения в полом

35

апьное перемещение подсоединительных деталей 15 и 16 до конечного положеi

ния с использование небольшого угла крутения,

30 Рекомендуется выполнять на конце резьбового участка 41 простирающуюся радиально оси 43 вращения поверхност к которой прилегает ролик 345 если достигнуто конечное положение соеди нительных Элементов 9 и . Таким образом, обеспечивается самоторможение, которое может еще усиливаться за счет того, что на радиальной поверхности 43 выполнено углубление

Q 44 для каждого ролика, действующее в качестве стопора.

Элемент 11 (фиг,3) выполнен в виде ступитда 30, в полое пространство которой заходит польй вал 32 с болтом 40. Ступица 30 соединена через винтовое соединение 45 к пружину 46 с фланцем 47 прикрепленным к носителю 8 инструмента. Таким ооргзом, против силы пружины 46 ступица 30 им ет определенный зазор относительно фланца 47 или носителя 8 инструмент Пружина 46 (фиг.4) одновременно служит для компенсации разни ;ы аксиального перемещения при сцеплении ролк ка 34 с углублением 44, Кроме того.

45

50

валу 32 по шпицеообразной направляю- предварительно натянутая пружина 46

щей 39, являющейся удлиненным отверстием, В случае, если рабочее звено 17 держится неподви5кно, а рабочее

звено 18 вместе с полым валом 32 совершают вращательное движение, то отдельный ролик 34 выходит из желобка 35 и допускает относительное вращательное движение рабочих звеньев 17 и 18. Однако в положении сцепления отдельный ролик позволяет жесткое соединение рабочих звеньев 17 и 18, которое обеспечивается таким усилием пружины, что разъединение требует меньшей силы, чем реакция предохранителя 31 о;гкл1очения.

С тем же самым полым валом 32 со5

апьное перемещение подсоединительных деталей 15 и 16 до конечного положеi г

ния с использование небольшого угла 1 крутения,

0 Рекомендуется выполнять на конце резьбового участка 41 простирающуюся радиально оси 43 вращения поверхность , к которой прилегает ролик 345 если достигнуто конечное положение соеди-; нительных Элементов 9 и . Таким образом, обеспечивается самоторможение, которое может еще усиливаться за счет того, что на радиальной поверхности 43 выполнено углубление

Q 44 для каждого ролика, действующее в качестве стопора.

Элемент 11 (фиг,3) выполнен в виде ступитда 30, в полое пространство которой заходит польй вал 32 с болтом 40. Ступица 30 соединена через винтовое соединение 45 к пружину 46 с фланцем 47 прикрепленным к носителю 8 инструмента. Таким ооргзом, против силы пружины 46 ступица 30 имеет определенный зазор относительно фланца 47 или носителя 8 инструмента Пружина 46 (фиг.4) одновременно служит для компенсации разни ;ы аксиального перемещения при сцеплении ролк- ка 34 с углублением 44, Кроме того.

5

0

предварительно натянутая пружина 46

компенсирует импульсы при сцеплении элементов 11 и 12 или соединительных элементов 9 и 10,

Центрирование соединительных элементов 9 и 10 ос тцествляется при помощи выполненных в виде полого цилиндра стенками 48 и 49, на торцовой стороне которых находятся соответствующие скосы 50, облегчающие взимное вставление.

Расположенный со стороны инструмента соединительный элемент 10 и выполненное с возможностью фиксации от поворота рабочее звено 17 соединительного элемента 9 имеют по три расположенных друг к другу упорных болтов 51 и 52, входящих в контакт в конечном положении соединительных элементов 9 и 10 и образующих определенную радиальную плоскость замьжа ния.

Конечное положение замыкания соединительных элементов 9 и 10 сигнализируется сближением регулируемого контактного штифта 53 к электрическому переключателю 54 с тем, чтобы дальнейшие операции могли осуществляться по команде управляющего устройства.

На фиг.5 изображен арретир 20 при этом при заданном угле кручения ролик 34 заходит в желобки 35 в обот-i положениях, прш1ем положение сцепления фиксируется силой пружины 38.

.-Кроме того, арретир 20 может иметь по меньшей мере один пневматический болт, фиксируклций оба рабочих звена 17 и 18 в рабочем положении (т.е. в положении соединения), при свинчивании приводимый в деблокированное положение .о

Формула изо

р е т е н и я

теля инструмента стопор, при этом на соответствующих соединительных элементах вьтолнены подсоединительпые детали для подачи энерпш, хладагента и т.п., расположенные опозитно, отличающееся тем, что, с целью ускорения процессов сцепления и расцепления и экономии энергии, оно

снабжено двумя элементами свинчивания, установленными коаксиально, образуя винтовое соединение, при этом один из этих элементов связан с вторым рабочим звеном, внутренним, а

5 другой элемент - с соединительным элементом носителя инструмента и оба рабочих звена снабжены арретиром, предназначенным для разъединения рабочих звеньев посредством воздействия стопора вращения.

5 на одном соединительном элементе и входящего в соответствующую выемку, вьтолненную на противоположном соединительном элементе.

рабочее звено снабжено основным болтом с закрепленными на его концах фиксаторами и пружиной, поджимакщей в аксиальном направлении фиксаторы к сопрягаемым элементам первого рабочего звена.

5 один резьбовой участок с большим шагом при незначительном угле кручения.

5

0

Е

0

свинчивания носителя инструмента выполнена ступица с резьбовыми участками, в которые входят ролики, установленные с возможностью вращения на дополнительно введенном болте, . расположенном на втором рабочем звене, и резьбовой часток переходит в расположенную радиально оси вращения поверхность, в которой вьтолнено уг- лубление для сцепления с роликом дополнительно введенного болта, входящим я резьбовой участок.

9„ Уст,1ойство по ПТ1.1-8, о т л и-., чающее ся тем, что внутреннее рабочее .звено является составной частью предохранителя отключения, установленного на выходном фланце последнего звена кинематической цепи манипулятора.

10,Устройство по пп.1-9, отличающееся тем, что ступица элемента свинчивания носителя инструмента установлена ф1ткс1фованно от скручивания и с возможностью аксиального перемещения на фланце носителя инструмента и поджата к нему дополнительно введенной пружиной.

фиг. J

J/

фае 3

е. Вид

™1Е

-Л