Сборочное устройство Советский патент 1980 года по МПК B23P19/00 B23P21/00 

I

Сборочное устройство относится к средствам автоматизации механосборочных- операций и может быть использовано в машиностроении и других отраслях техники.

Известно сборочное устройство, содержащее привод малых перемещений с базовым приспособлением, имеющим датчики положения, и программный блок i .

Недостатком известного устройства является то, что оно непригодно для сборки крупных деталей с мелкими, а также непригодно для сборки деталей, не имеквдих форму цилиндра.

Цель предлагаемого изобретения расширение функциональных возможностей устройства.

Цель достигается тем, что оно снабжено манипулятором со средствами регулировки положения его механической руки и датчиками перемещения последней, блоком памяти и коррелятором, причем входы всех датчиков соединены с блоком памяти, выход которого связан со входом коррелятора, а выходы последнего соединены с программным блоком и с датчиками перемещения руки манипулятора.

Сущность йзобретен ия поясняется чертежами, Где На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства;

5 на фиг.2 - приводы перемещений собираемых деталей в исходном положении; на.фиг.3 - вид по стрелке А на фиг.2; на фиг.4 - схема фиксированных положений выходного злемента при«h вода малых перемещений; на фиг. 5 пример размещения привода малых перемещений на манипуляторе для автоматизации сборки крупных изделий.

Сборочное устройство содержит привод 1 малых перемещений,например

15 двухкоординатный, программный блок 2, блок 3 памяти и коррелятор 4 (фиг.1). Кроме того, в схему устройства включены датчики 5 и б (фиг.1 и 2). Элементы 1-6 схемы соединены электричес20кими 7-12 и пневматическими 13 каналами, как показано на фиг.1. Привод 1 малых перемещений снабжен хвостовиком 14, например цилиндрической формы, входящим в соответствующее от25верстие, например неподвижного злемента 15 сборочного устройства. В эле-. мент15 запрессован палец 16, удерживающий привод 1 малых перемещений от разворота вокруг оси хвостовика 14.

Хвостовик 14 выполнен заодно с-осно ваниём 17 привода 1 малых перемёщёг ний7 йё1 кОтором 3аК4)ёппеяы пневмоf зv r з enк, например четыре сильфона 18 - 21 (занумерованы по разному в целях удобства описания работаустройства) . Внутренние полости сильфоHQB 18-21 через отв.ерстия в основан1аи 17 и пневмоканалы 13 соединены с выходом программного блока 2. Торцы сильфонов 18-21 находятся в- контакте с двумя парами пружин 22-25, например пластинчатых. Пружины 22 и 23Уййеющие возможность, изгибаться в

напр авлёнйй X, НИЖНИМИ концами закреплены нарамке 26, а верхними соеди нёнМ й выходным элементом привода малых перемещений прямоугольной шгайтинрй 27. Пружины 25 и 24, способные

й йбатЁс) В напр авйении у, закрепле-Йй нижними концами на рамке 26, а

верхними - на колпаке 28, установленном на основании 17. В верхней части колпака 28 установлены изолирующие втулки 29, BROTOpae ввинчены упорыконтакты 30. Упоры 30 соединены каналами 10 с блоком 3 памяти.. Мёаду торцами упоров 30 и пластиной 27 в исходном положении привода 1 малых перемещений выставлены, например, одинаковые зазоры а, между торцами основания 17 и элемента 15 выставлен зазор с. При этом основание 17 опирается на пружину 31, а датчик 5, закрепленный в элементе 15, не чувствует наличия основания 17. На фиксаторах 32 и на верхней плоскости пластины 27 забазирована одна из собираемых деталей, например втулка 33. Пластина 27 с фиксаторами 3.2, например коническими, представляет собой базовое приспособление привода малых перемеще1ЙиЙ для базирований; втулдк 33.

вторая собираемая ддёталь Г напрймер вал 34 удерживается захватом маНип лят6р а1 35. ИсхсГдное положение руки манипулятора 35 (вала 34) опреде ЖяёТся положением регулируемыхупоров 36 по каждой из координат, например по X, у, Z, для манипуляторов,

прЪграммируемых по упорам, и положениями прйвОдоё для других типов. манипуляторов. Датчик б установлен так, , что он срабатывает rtpH ходе вниз (в направлении - z) руки манипулятора 35 Ж Шлйчйну, достаточную для полного сопряжения собираемых деталей ЗЗ и 34. В ЙСХОДЙ6М положении оси

ббпряГгаемых поверхностей собираемых

йВТОМатически деталей 33 и 34 смещены на величину б засчет погрешностей геометрии и ба;эирования. При ЭтомОбь отверстия втулки 33 находится в положении 37 (фиг.4). Прй пбдаче сжатого воздуха в сильфом 18 пружины 22 и 23 изгибаются, пл&стина 27

(а с нею и втулка 33) ;пер ёмещается

t Направлении х на ход а до упора 30 и ось отверстия втулки 33 ойазывается в положении 38 (фиг.4). Аналогично, пои очередной подаче сжатого воздуха в сильфоны 19-21 ось отверстия втулки 33 занимает соответственно положения 39-41. Если сжатый воздух с подается одновременно в два соседних сильфона 18 и 20,20 и 19,19 и 21,21 и 18, ось отверстия втулки 33 занимает положения 42,43,44 и 45 соответственно, отстоящие от положения 37 на а У2.При данной конструкции привода. 1 малых перемещений базовое приспособление с одной из собираемых деталей, например с 33, могут занимать девять фиксированных положений: 37-45.

5 Сборочное устройство работает следующим образом.

Из положения, показанного на фиг.2, вал 34 перемещается манипулятором 35 вниз в направлении z .

0 Если исходное смещение б меньше допустимого исходного смещения сопрягаемых поверхностей деталей 33 и 34, произойдёт их сопряжение.

При этом пружины 22-25 играют

с рбЛ4 компенсаторов поперечных смещений и базовое приспособление привода 1 малых перемещений может смещаться Из положения 37 в направлениях tx и J:y в фазах относительного ори ентированйя и сопряжения за счет

0 работы прйводов манипулятора 35.

В конце процесса сопряжения датчик 6 отметит приход мйнипулят,ора 35 в нижнее положение, а датчик 5 - пребывание основания 17 привода 1 малых

5 перемещений в исходном положении (вверху). Сигналы с датчиков 5 и б по каналам 7 и 8 соответственно поступают Б блок 3 памяти. В тот же блок по каналу 10 поступают сигна0 ли от упорбв-контактов 30. Блок 3 запоминает положение базового приспособления привода 1 малых перемещений, пр1 ведшёе к удачному сопряжению, отсутствие электрических

f контактов между упорами 30 и базовым приспособлением привода 1 малых перемещений различается блоком 3, как положение базового приспособления привода 1 малых перемещений в точке 37. Если исходное смещение б

0 собираемых деталей больше допустимого, то вал 34 начнет давить на втулку 33, а через Мее на основание 17 и пружину 31. При этЪм пружина 31 сжимается, и размер с уменьшается относительно Своего исходного

значения. При некотором значении размера с.срабатывает датчик 5, включая через канал 9 программный блок 2, который начинает подавать сжатый

л воЭдух по каналам 13 в сильфоны 1821 в определенной последова;тельнос Tk и на определенное время, т.. ё.

программньпй блок 2 вырабатывает программу перемещений привода 1 малых перемещений с деталью 33 относительно детали 34. Допустим, исходная программа перемещений такова, что ось отверстия детали 33 перемещается по точкам 37-38-42-40-43-39-44-41-45-38 т.е. обходит все положения по часовой стрелке с задержками или без задержек на каждом из них.

При этом происходит изменение смещения б как по величине так и по знаку (по направлению). В некоторый момент, например когда базовое приспособление привода 1 малых перемещений находится в положении 43, произойдет сопряжение деталей 33 и 34. После этого привод 1 малых перемещений с

деталью 33 под действием пружины 31

вернутся в исходное положение (вверх датчик 5 по каналу 9 сообщит об этом в программный блок 2, прерывая про должение программы перемещений привода 1 малых перемещений. Одновременно, по каналам 10 в блок памяти 3, а оттуда в коррелятор 4 поступает сигнал от упоров - контактов 30 о положении базы привода 1 малых перемещений, приведшем к успешному сопряжению. Сопряжение оканчивается, как .описано выше, при поступлении сигналов от датчика 5 о том, что основание 17 поднято вверх и от датчика б о том, что манипулятбр 35 пришел в положение окончания сопряжения После этого собранный узел удаляется с пластины 27 привода 1 малых перемещений манипулятором 35. А следующий цикл начинается с подачи очередных ориентированных собираемых деталей 33 и 34 на пластину 27 и в захват манипулятора 35 соответственно. Если сопряжения не произойдет (это также запоминается блоком 3 памяти), то несобранные детали 33 и 34 удаляются в брак.

На протяжении заданного числа циклов, например двадцати, коррелятор 4 производит статическую обработку зависимостей числа успешно проведенных операций сборки от положений базового приспособления привода 1 малых перемещений и решает з.адачу оптимизации процесса сборки по критерию производительности. Алгоритм решения таков:идеальным, не требующим вмешательства коррелятора 4, считается процесс, в котором процент собираемости равен ста (т.е. бракованных, неосуществленных сборок нет) и все сопряжения произошли при нахождении привода 1 малых перемещений в исходном положении 37. Если процент собираемости равен ста, но в выборке подвергнутой статистической обработке , распределение собираемости по положениям базового приспособления привода 1 малых перемещений приходится на часть граничащих друг с другом положений, например поровну (25% случаев) на точки 37,39,43 и 44 (фиг. 4), то коррелятор 4 по ка,напу

12 изменяет программу программного блока 2. В измененной программе перемещений привода 1 малых перемощений положения. Дающие наибольшую вероятность сборки, обходятся первыми, например в последовательности 37,43,39, 44,41,45,38,42,40.Этим минимизируется время относительного ориентирования и сопряжения, а в итоге оптимизируется процесс сборки по критерию производительности. Если исходoное положение 37 привода 1 малых перемещений не попадает S число точек наибольшей вероятности сборки, то в программе перемещений изменяется даже исходное положение привода I малых

5 перемещений. Если вероятность сборки распределена по положениям привода 1 неравномерно,: например в положении 37 вероятность составляет 40%, в положении 40 - 30%, в положений 43 - 20%/ а в положений 39 - 5%,

0 то программа обхода этих точек приводом 1 малых перемещений составляется в последовательности убывания вероятности - 37,40,43,39 и т.д.

5

Если точки наибольшей вероятности сборки сгруппированы на краю поля положений привода 1 ма.лых перемещений, например положения 43,39 и 44, йо процент собираемости мень0ше ста, коррелятор 4 кроме изменения программы программному блоку 2 выдает сигнал на регулировку положений упоров 36.

В этом случае очевидна необходи5мость центрирования точек наибольшей вероятности сборки в поле положений 37-45 привода 1 малых перемещений .

Если упоры 36 снабжены приводами, то их подналадка -осуществляется авто0матически. В противном случае сигнал с коррелятора 4 подается на любое средство отобрахсения информации с указанием направления и величины поднал-адки, которая осуществляется

5 человеком (наладчиком, оператором). Если точки наибольшей вероятности сборки распределены по полю положений 37-45 привода 1 малых перемещений приблизительно равномерно, а

0 процент собираемости меньше ста, то блок 4 выдает сигнал наладчику на увеличение хода а базы привода 1 малых перемещений, чем повышается процент собираемости и оптимизирует5ся процесс сборки по критерию производительности. При необходимости автоматизации сборки крупных изделий, например станков,привод 1 малых перемещений помещается на руке манипулятора 35, как это показано на

0 фиг-5 (меясду захватом 46 для присоединя.емой детали 34 и рукой).При этом базовая тяжелая деталь 33 остается неподвижной в течение нескольких ци:клов сборки. С использованием в приводе 1 малых перемещений иных видов пружин, например стержневых, и измегм;ениём расположени; двигателей появляется возможность осуществления поисковых движений по,трем и более координатам для сборки особо сложных деталей, например с несколькими сопрягаемыми поверхностями.

Формула изобретения .

Сборочное устройство, содержащее привод малых перемещений с базовым приспособлением имеющим датчики положения, и пррграк&1ный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено манипулятором со средствами регулировки положения его механической руки и датчиками перемещения последней, блоком памяти и коррелятором, причем входы всех датчиков соединены с блоком памяти, выход которого связан со входом коррелятора, а выходы последнего соединены с программным блоком и с датчиками перемещения руки манипулятора. .

Источники информации, ;принятые во внимание при экспертизе

1. Авторскбе свидетельство СССР 15 1 334036, кл. В 23 Р 19/00, 1970.

па

W J

-J J7 з

f

y//,V7/,V.y/////////////////////.

Pat.5