Промышленный робот Советский патент 1992 года по МПК B25J11/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к промышленным роботам, применяемым для автоматизации основных технологических операций, в частности для снятия облоя, резки литников, опиловки заусенцев, шлифовки и других процессов механообработки.

Известны промышленные роботы, применяемые для автоматизации основных технологических операций Рука таких роботов содержит исполнительный модуль, предназначенный для выполнения конкретной технологической операции Например, для снятия облоя или резки литников робот содержит схват, которым осуществляется поочередная подача деталей под вращающийся инструмент, закрепленный в специальном оборудовании, включаемом в состав роботизированного комплекса (Авт, св. № 1369889, кл. В 25 J 11/00)

В других случаях исполнительный модуль выполняется в виде инструмента, например инструментального шпинделя или сварочного агрегата, или окрасочного пистолета, которым выполняется конкретная технологическая операция (заявка ФРГ № OS 3 716688, кл В 25 J 17/00, заявка Японии № 63-12753, кл. В 25 J 9/06). При этом вспомогательные операции по установке, ориен тации, закреплению и снятию деталей выполняются дополнительным оборудованием

Общим недостатком рассмотренных решений являются недостаточные функциональные возможности робота. Это приводит к сложной конструкции роботизированного комплекса, снижению его надежности, увеличению стоимости, увеличению занятых площадей, затрат на эксплуатацию из-за необходимости применения дополнительного

NJ СП

О

Ј

N)

оборудования,- предназначенного для выполнения функций, не реализуемых роботом.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является робот PUMA фирмы Unimation, аналогом которого в СССР является робот РМ-01 советско-финского производства (см. проспект фирмы NORIA (Финляндия) Промышленное роботы, проспект фирм NORIA (Финляндия) и Минради- опром (СССР). Автоматизация производства 1.

Робот содержит основание, поворотную колонну, установленную на основании, рычаг, шарнирно связанный с поворотной колонной, механическую руку, установленную на конце рычага и включающую полый корпус, два коаксиально расположенных в полости корпуса вала, связанные с модулем качания и исполнительным модулем. Исполнительный модуль связан с модулем качания присоединительным узлом и выполнен в виде унифицированного держателя, снабженного различного вида рабочими органами, например, схватом,инструментальным шпинделем. Эти держатели располагаются в инструментальном магазине (см. проспект фирм NOR1A (Финляндия) и Минрадиопром (СССР), Автоматизация производства).

При обработке робот автоматически меняет держателя с рабочими органами в соответствии с технологическим процессом обработки конкретной заготовки. Такое решение позволяет избавиться в роботизированном комплексе от дополнительного оборудования, поскольку большинство функций выполняется роботом.

Существенным недостатком рассмотренного решения является низкая производительность роботизированного комплекса при обработке заготовок с малым машинным временем обработки, автоматизацию обработки которых экономически целесообразно осуществлять в первую очередь. Это определяется тем, что для каждой обрабатываемой заготовки требуется не менее двух замен держателей- одна для замены держателя с инструментом, которым обрабатывалась предшествующая заготовка, на держатель со схватом, которым следующая заготовка должна быть установлена в позицию обработки, другая - для замены схвата на инструмент, которым будет обрабатываться данная заготовка.

Другим недостатком является то, что держатели имеют сложную конструкцию, поскольку каждый из них содержит автономный привод, обычно пневматический, для вращения инструмента или перемещения губок схвата Кроме того такие

решения на позволяют вести обработку на интенсивных режимах из-за недостаточной мощности приводов инструмента, поскольку ограничены габариты и масса держателей, в которых располагается привод.

Целью изобретения является повышение производительности промышленного робота.

Эта цель достигается тем, что промыш0 ленный робот снабжен дополнительными модулями - качания и исполнительным, а механическая рука шарнирно связана с рычагом своей средней частью, причем концы наружного вала механической руки Кинема5 тически связаны с модулями качания, а концы внутреннего вала - с исполнительными модулями, при этом дополнительный исполнительный модуль выполнен в виде инструментального шпинделя.

0 Оснащение промышленного робота механической рукой, которая шарнирно связана с рычагом своей средней частью и которая снабжена дополнительным модулем качания с исполнительным модулем,

5 выполненным в виде инструментального шпинделя, обеспечивает повышение производительности робототехнологического комплекса за счет сокращения вспомогательного времени, поскольку исключаются

0 операции по смене исполнительного модуля при снятии облоя, резке литников, опиловке заусенцев и других операциях, где обычно требуется только схват и один инструмент, обычно фреза или абразивный круг.

5Расположение дополнительных исполнительного модуля и модуля качания на свободном конце руки обеспечивает статическую балансировку робота, а значит, и повышение его грузоподъемности. При0 чем это решение обеспечивает применение для инструментального шпинделя автономного привода повышенной мощности относительно аналогов, что позволяет применить интенсивные режимы обработ5 ки, а значит, дополнительно сократить время обработки.

При необходимости робот может известными способами автоматически сменить непосредственно инструмент в инструмен0 тальном шпинделе, а не держатель с приводом и инструментом, как это реализовано в известных аналогах,

На фиг. 1 изображен промышленный робот, общий вид; на фиг. 2 - рука робота и

5 модуль качания, разрез; на фиг. 3 и 4 - схемы перемещений рабочих органов робота при установке заготовки и ее обработке в составе роботизированного комплекса.

Промышленный робот (фиг. 1) включает основание 1, поворотную колонну 2, качающийся рычаг 3, на выходном валу 4 которого закреплена рука 5, противоположные концы которой содержат валы-корпусы ки с тей 6 и 7, несущие модули качания 8 и 9 с исполнительными модулями соответственно, один из которых выполнен в виде схвата 10, а другой - в виде инструментального шпинделя 11 с инструментом 12.

Валы-корпусы кистей 6 и 7установлены в корпусе руки на подшипниках 13 и жестко связаны между собой валом 14, а зубчатыми колесами 15,16 и редуктором 17 соединены с электродвигателем 18. Корпус модуля качания 8 жестко соединен с валом 19. кинематически связанным зубчатыми колесами 20, 21, 22, 23 и наружным полым валом 24 с приводом качания (на чертеже не показан). Конструкция дополнительного модуля качания 9 аналогична и приводится в движение от того же привода. В полом валу 24 на подшипниках 25 установлены внутренний вал 26, связанный зубчатыми колесами 27, 28, 29, 30, 31 с приводным валом 32, передающим вращение на инструментальный шпиндель. Аналогичной конструкцией передается вращэкЗщий момент на схват. Приводы валов 24, 26 на чертеже не показаны. В состав роботизированного комплекса для снятия облоя кроме робота входят (см. фиг, 3, 4) накопитель 33 с заготовками 34, приспособление 35 с автоматическими зажимами 36, в котором устанавливается и закрепляется заготовка для обработки.

Промышленный робот функционирует следующим образом.

В исходном состоянии рука 5 обращена схватом 10 к расположенным в накопителе 33 заготовкам 34 (см. фиг 3) По командам системы управления робот захватывает схватом очередную заготовку,вынимает ее из накопителя и, поворачиваясь на основании 1, устанавливает заготовку в приспособление 35, в котором она закрепляется зажимами 36. После чего робот, поворачивая валом 4 руку 5 на 180 , направляет на за готовку инструментальный шпиндель 11 с инструментом 12, которым осуществляется обработка в соответствии с заданной управляющей программой. При этом ротация схвата и инструментального шпинделя осуществляется от электродвигателя 18 через редуктор 17, зубчатые колеса 15, 16 и вал- корпус 6, а через вал 14 на вал-корпус 7 (см. фиг, 2), Качание модулей также выполняется от общего привода через вал 24, зубчатые колеса 23, 22, 21, 20 и вал 19.

Предлагаемое изобретение имеет существенные отличий от известного, заключающиеся в том, что промышленный робот дополнительными модулями - качания и исполнительным, а механическая рука шарнирно связана с рычагом своей средней частью, причем концы наружного вала механической руки кинематически свя5 заны с модулями качания, а концы внутреннего вала - с исполнительными модулями, при этом дополнительный исполнительный модуль выполнен в виде инструментального шпинделя.

0 Описанная совокупность существенных отличий позволяет иметь следующие преимущества предлагаемого изобретения1

-Повышение производительности робота при снятии облоя, резке литников, опи5 ловке заусенцев и других операциях, где

обычно применяется только схват и один

инструмент, не менее чем в 2 раза за счет

исключения операций по поочередной за мене схватов на инструмент,

0 - повышение производительности не менее чем на 30-40% на деталях, где по технологическому процессу требуется более 2-х исполнительных модулей за счет сокращения количества смен исполнительных

5 органов, при этом меняется не держатель с инструментом, а только инструмент;

-улучшение технических характеристик робота за счет обеспечения статического уравновешивания руки, достигаемого рас0 положением дополнительного ориентирую- 1цего и исполнительного модулей на противоположном конце руки;

-дополнительном повышение производительности за счет интенсификации ре5 жимовобработки,поскольку

обеспечивается применение автономного привода инструментального шпинделя требуемой мощности, которая не может быть достигнута в прототипе, например, для об0 работки стальных заготовок, поскольку и мощность привода ограничивается габаритами держателя, в котором он размещен;

-предлагаемое изобретение является структурой многоцелевого робота, посколь5 ку кроме рассмотренных работ робот обеспечивает выполнение .например,сварочных работ, при котором схбзтом собирается требуемая последовательность деталей, а сварочным инструментом, закрепленным на

0 другом конце руки, обеспечивается их сварка; аналогичным образом могут решаться сборочные, контрольные и другие операции.

Формула изобретения

5 1. Промышленный робот, содержащий основание, поворотную колонну, установленную на основании, рычаг, шарнирно свя- занный с пов°оротной колонной и механическую руку, установленную на кон- це рычага и включающую полый корпус, два

коаксиально расположенных в полости корпуса вала и основные модули - качания и исполнительный, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен дополнительными модулями - качания и исполнительным, а механическая рука шарнирно связана с рычагом своей средней частью, причем концы наружного вала механической руки кинематически связаны с модулями качания, а концы внутреннего вала - с исполнительными модулями.

2. Робот по п. 1,отличающийся тем, что дополнительный исполнительный модуль выполнен в виде инструментального шпинделя.

Использований автоматизация основных и вспомогательных технологических операций, в т.ч. снятие облоя, резки литников, опиловки заусенцев, шлифовки и других процессов механообработки. Сущность изобретения промышленный робот состоит из основания 1 с поворотной колонией 2, на которой шарнирно установлен рычаг 3 с механической рукой 5, закрепленной на нем средней частью На концах механической руки 5 установлены основные и дополнительные модули - качания 8 и 9 и исполнительные 10 и 11, а в полости ко рпуса механической руки размерены коаксиальные валы, наружный из которых кинематически связан с модулями качания, а внутренний - с исполнительными модуля- ми. Причем один из исполнительных модулей выполнен в виде инструментального шпинделя 11 1 з.п ф-лы 4 ил

Гч

MJff ffffM А

/J

flk

Фиг.З

4