Устройство автоматической смены инструментов промышленного робота Советский патент 1990 года по МПК B25J11/00 B23Q3/155 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автоматической смене инструментов промышленных роботов.

Цель изобретения - повышение надежности смены инструментов.

На фиг.1 изображен перспективный вид конца руки промышленного робота, несущий инструмент-, на фиг.2 - перспективный вид устройства смены инструментов с частичной разработкой деталей; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З (при сцепленной конфигурации устройства смены инструментов); на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг.2 при сцепленной конфигурации устройства.

Устройство автоматической смены инструментов подвижной руки 1 промышленного робота имеет на своем конце 2 предохранительный фланец 3 известного типа, оснащенный аварийными микровыключателями (не показаны), которые автоматически останавливают работу робота, когда нагрузка на инструмент превысит некоторое заданное значение. Цилиндрический держа- тель устройства смены инструментов, обозначенный А, закреплен на предохранительном фланце 3 винтами 4 и штифтами 5 и имеет торцовую поверхность 6 и круглую цилиндрическую боковую поверхность 7.

Разъемы 8 элемента А для присоединения к линиям Т рабочей среды разслч ьэ

и

ы

мещены на боковой поверхности 7 держателя А. Разъемы 8 соединены через посредство каналов 9 (фиг.6), выполненных внутри держателя А с быстродействующими разъемами 10 (штуцерами) , размещенными на кольцевой части торцовой поверхности 11. Два разъема 12 (штуцера) для присоединения к линиям С сжатого воздуха также размещены на боковой поверхности 7 держателя.

Два разъема 12 штуцера (фиг. 3) сообщаются с кольцевой цилиндрической полостью 13 внутри держателя А, которая разделена на две части 14 и 15 поршнем 16, имеющим трубчатый шток 17, который может скользить по цилиндрическому центральному направляющему валу 18, шток 17 поршня 16 имеет три профилированные поперечные паза 19, расположенные под углом 120°один относительно другого.

Три двуплечих рычага 20 с сочлененными в виде оси вращаются внутри держателя А, причем ось их вращения перпендикулярна продольной оси цилиндрического удерживающего элемента, которая на чертежах обозначена Х-Х. Каждый двуплечий рычаг 20 имеет первый профилированный конец 21, помещенный в соответствующий паз 19 штока 17, и второй профилированный конец 22, вставленный в соответствующее гнездо, выполненное в подвижном соединительном средстве зубе 23. Зубья. 23 подвижного соеди - нительного средства расположены один относительно другого под углом 120°, могут скользить в радиальных направляющих 24 внутри держателя А и имеют концевую часть 2Ь (фиг.2), расположенную радиально.

Поршень 16 и рычаги 20, связанные с ним, образуют исполнительный механизм, предназначенньй для прижатия фланца В к держателю А и освобождения его.

Боковая поверхность 7 держателя А имеет соответствующий каждому зубу 23 осевой паз 26.

Держатель А может быть сцеплен с фланцем В, к которому крепится инструмент, представленный на фиг, 1 в виде пистолета 27 контактной сварки. Сцепной фланец В имеет торцовую поверхность 28, крепежную поверхность 29 для монтажа пистолета 27, а также цилиндрическую боковую поверх

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ность 30 с тремя захватывающими эле ментами 31, выполненными в виде крючков, размещенными под углом 120 один относительно другого, образующими захват и выступающими параллельно продольной оси над торцовой поверхностью 28. Каждый захватывающий элемент 21 - крючок имеет поперечный паз 32.

Быстродействующие разъемы 33 размещены на торцовой поверхности 28 фланца В и сообщаются через каналы с соответствующими разъемами 34, размещенными на боковой поверхности 30 фланца В. Быстродействующие разъемы 10 удерживающего элемента А и сопряженные с ними быстродействующие разъемы 33 фланца В имеют автоматические клапаны (обтюраторы) 35 и 36, связанные со спиральными пружинами, устроенными для обеспечения сообщения между разъемными при сцепленном состоянии этих размеров (фиг. 6).

Чтобы упростить выполнение правильного сцепления и обеспечить передачу большой нагрузки между держателем А и фланцем В, предусмотрено наличие трех штифтов 37, размещенных на торцовой поверхности 6 держателя А под углом 120 один относительно другого, причем эти штифты сопряжены с гнездами 38, выполненными в торцовой поверхности фланца В (фиг.3) .

Ниже дано описание электрических соединений между держателем А и фланцем В.

Держатель А имеет на своей боковой поверхности 7 многократный разъем 39 (фиг.2 и 3) для электрических кабелей для передачи управляющих и командных сигналов на инструмент 27. Некоторые из этих электрических кабелей соединены со штифтом 40, расположенным на торцовой поверхности 6 держателя А и сопряжены с гнездом 41, выполненным на торцовой поверхности

28фланца В. Гнездо 41 соединено в свою очередь со штифтом 42, расположенным на крепежной поверхности

29фланца В, на которой монтируется инструмент 27. Штифт 42 является многоконтактным разъемом и электрически соединен с датчиком.

Многоконтактный разъем 39 электрически соединен с концевыми датчиками 43 и 44, соответственно связанными со штоком 17 поршня 16, а также

с крнцевым датчиком 45, размещенным на торцовой поверхности 6 держателя А.

Первая и вторая пара медных шин КиЗ предусмотрены для электросилового соединения между держателем А и фланцем В. Каждая электропроводящая шина 46 первой пары R имеет плоскую электроконтактную часть 47 в центральной части торцовой поверхности 6 держателя А, а также электроконтактную часть 48 на своем другом конце, оснащенную разъемом 49 для электрического кабеля 50, соединенного с электропитанием. Аналогично каждая шина 51 второй пары S, связанной с фланцем В, имеет плоскую электрическую контактную концевую часть 52 и электроконтактную часть 53, оснащенную разъемом 54 для присоединения электросилового кабеля 55 к одному из электродов сварочного пистолета 27.

На плоских концевых частях 52 шины 51 имеются контактные поверхности, покрытые слоем серебра для повышения эффективности электрического контакта.

В то время как шины 51 второй пары жестко закреплены на фланце В крепежными винтами 56, шины 46 первой пары R способны выполнять небольшие установочные перемещения, а тарелочные пружины 57,. вложенные между шинами 46 и держателем А, обеспечивают заданное контактное усилие (натяг) соответственными частями 47 и 52 шин 46 и 51 и более мощное питание для сварочного пистолета 27.

Прижимная пластина 58 и профилированные элементы 59 вставлены между тарельчатыми пружинами 57 и шинами 46 соответственно, чтобы эти шины могли совершать небольшие установочные вращения. В разъединенном состоянии шины 46 упираются в винты 60, ввернутые в держатель А.

Устройство работает следующим образом.

Во время фазы замены инструмента рука 1 робота располагается в соответствии с положением инструмента 27. После достижения заданной позиции подается сжатый воздух в разъем 12 (штуцер), сообщающийся с частью 15 цилиндрической полости 13, связанной с поршнем 16. Таким образом, поршень

10

15

5724046

16 перемещается в руке 1, заставляя рычаги 20 вращаться. Это вращение вызывает радиальное поступательное перемещение подвижных зубьев 23, которые при этом выходят из поперечных пазов 32 элементов 31, вызывая отсоединение фланца В от держателя А под действием силы тяжести. Это отсоединение влечет автоматическое закрытие клапанов 35 и 36 быстродействующих разъемов 10 и 33, а также размыкание электросиловых контактов шин 46 и 51 и разрыв электрических соединений 40 и 41 командных и управляющих сигналов для инструмента 27.

Чтобы обеспечивалась чистка каналов для рабочей среды в инструменте, струя сжатого воздуха подается в разъ- 20 емы 10 (штуцеры) для опорожнения каналов перед приведением в действие штока 17.

Команду, разрешающую руке 1 робота двигаться после освобождения ин- 25 струмента 27, подает концевой выклю- чате ль 43, который контролирует правильность хода поршня 16 и полный выход зубьев 23 из зацепления.

Затем рука 1 без инструмента позиционируется над другим инструментом, размещенным в напольной конструкции. Приближение держателя А к фланцу В осущестапяется так, чтобы захватывающие элементы 31 фланца В вошли в подходящие пазы 26 элемента А. Команду о прекращении этого перемещения, которое осуществляется с использованием штифтов 37, подает концевой датчик 45, который закреплен эластично, чтобы повышалась точность сцепки.

Во время фазы автоматические разъемы 10 и 39 образуют каналы,предназначенные для рабочих сред, жидкостей, газа, сжатого воздуха, вакуума, т.д. сообщающиеся с линиями Т робота. Потом сжатый воздух подается в полость 13, чтобы осуществить перемещение зубьев 23 .под действием рычагов 20. Концевой датчик 44 определяется, когда поршень 16 достигает свою правильную позицию Конец хода и гарантирует, что фланец В захвачен и прижат к держателю А. Когда от датчика 44 придет разрешающий сигналs рука 1 робота сможет начать свой рабочий цикл с новым инструментом 27. Вся фаза замены -инструмента, как и другие рабочие фазы, осуществляются 30

35

40

45

50

55

автоматически благодаря рабочей программе робота, хранящейся в управляющей системе самого робота.

Формула изобретения

1.Устройство автоматической смены инструментов промышленного робота, оснащенного механической рукой, несущей инструмент, содержащее цилиндрический держатель, закрепленный на этой руке, фланец, форма которого соответствует форме держателя, подвижное соединительное средство,связанное с держателем, и захватывающее средство, связанное с фланцем,

.отличающееся тем, что, с целью повышения надежности смены инструментов, оно содержит установленный на держателе и связанный с соединительным средством исполнительный механизм, предназначенный для прижатия фланца к держателю и освобождения его.

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительное средство содержит подвижные зубья, расположенные с возможностью радиального перемещения относительно держателя.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о-т- личающееся тем, что захватывающее средство имеет захватывающие элементы в форме крючков, связанных с фланцем, выступающих относительно.его торцовой поверхности и имеющих поверхности, сопряженные с поверхностями подвижных зубьев.

4.Устройство по пп.1 и 2, о т - личающееся тем, что исполнительный механизм, предназначенный для прижатия фланца к держателю и освобождения его, содержит поршень двойного действия, размещенный в цилиндрической полости, образованной внутри держателя, а также двуплечие рычаги, ось вращения каждого из которых закреплена на держателе, одно плечо соединено со штоком поршня двойного действия, а второе - с соответствующим подвижным зубом соединительного средства.

5.Устройство по пп.1-3, о т - личающееся тем, что на боковой цилиндрической поверхности держателя выполнены продольные пазы сопряженные с крючками захватывающего средства, а на поверхности пазов выполнены сквозные радиальные пазы под подвижные зубья.

6. Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что держатель и фланец снабжены элементами, образующими быстродействующие разъемы и каналы для подачи рабочей среды, и

автоматическими клапанами, предназначенными для обеспечения тока рабочей среды при соединении фланца с держателем.

7. Устройство по пп. 1 и 4, о т5 личающееся тем, что оно снабжено двумя датчиками конечных положений поршня исполнительного механизма.

8. Устройство по пп.1-7, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным на торце держателя датчиком, предназначенным для

5 распознавания состояния правильного соединения держателя с фланцем.

9.Устройство по пп.1-8, о т л и- чающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем производства сварочных работ с применением сварочного пистолета, оно снабжено двумя парами электропроводящих шин, расположенных парно соответственно на держателе и на фланце и связанных соответственно с источником электроснабжения и со сварочным пистолетом.

10.Устройство по пп.1 и 9, о т- личающееся тем, что оно имеет упругое средство для поджатия электропроводящих шин одной пары к соответствующим электропроводящим шинам другой пары для создания заданного усилия между поверхностями шин, когда держатель и фланец соединены между собой.

1J. Устройство по пп.1, 9 и 10, отличающееся тем, что шины взаимно параллельны и одни их концы расположены на оси соответственно фланцам и держателя, а другие выступают радиально, причем выступающая часть шины имеет свой электрический разъем.

12. Устройство по пп.9-11, о т- личающееся тем, что шины, связанные с держателем, имеют возможность установочных перемещений.

0

0

5

0

5

91572404I0

13. Устройство по пп.9-12, о т-рянные электрические контактные поличающееся тем, что шины,верхности.

связанные с держателем, имеют сереб

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автоматической смене инструментов промышленных роботов. Цель изобретения - повышение надежности смены инструментов. Для замены инструмента сжатый воздух подается в разъем /штуцер/, а затем к поршню. Поршень перемещает рычаги, а рычаги перемещают зубья, которые, выходя из пазов захватывающих элементов, освобождают фланец. Фланец отсоединяется от держателя под действием силы тяжести. При этом автоматически разъединяются электро-и пневмомагистрали. Процесс разъединения, а затем соединения фланца и держателя контролируется датчиками и осуществляется по рабочей программе робота, хранящейся в управляющей системе робота. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Т

Фие.1

29

&Ј

гЗ

Oi ч to -р

О

I,

4 Сл ,ЬЗ

28

45

Фиг. 5

г- г

Фиг. 6