Измерительный схват

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве исполнительного органа промышленных роботов и манипуляторов . Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения диапа она захватываемых деталей и определения чистоты обработки их поверхности. При подаче давления в пневмоцилиндр 1 поршни 3, а вместе с ними и губки 2, выполненные в виде упругих пластин 6, установленных на упругих элементах 5, начинают перемещаться до упора губок в поверхность захватываемой детали . Кривизна поверхности захватываемой детали определяется по величине сигналов, снимаемых с тензодатчиков, закрепленных на пластинах 6. Измерение чистоты обработки поверхности захваченной детали определяется по показаниям манометра 15, которые зависят от момента времени, при котором начинается движение мембраны 24 мембранного привода и который, в свою очередь, зависит от коэффициента трения между пластинами 6 и поверхностью захваченной детали. 5 ил. § СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И1

481 А1 (51) 4 В 25 3 15/00 13/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М.(2 1) 4 1333!3/25-08 (22) 09. 10.86 (46) 15.05.88. Вюл. N - 18 (7t) Институт проблем механики

АН СССР (72) А.В. Абаринов, В.Б.. Вешников и В.Г. Градецкий (53) 621-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1253771, кл. В 25 J 13/08, t984.

1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ СХВАТ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве исполнительного органа промышленных роботов и манипуляторов. Цепью изобретения является расширение технологических возможностей за счет увеличения диапазона захватываемых деталей и определения чистоты обработки их поверхности.

При подаче давления в пневмоцилиндр

1 поршни 3, а вместе с ними и губки

2, BbIIIQJIHPHHbIQ в виде упругих пластин

6, установленных на упругих элементах

5, начинают перемещаться до упора губок в поверхность захватываемой детали. Кривизна поверхности захватываемой детали определяется по величине сигналов, снимаемых с тензодатчиков, закрепленных на пластинах 6. Измерение чистоты обработки поверхности захваченной детали определяется по показаниям манометра 15, которые зависят от момента времени, при котором начинается движение мембраны 24 мем- с

EO бранного привода и который, в свою очередь, зависит от коэффициента трения между пластинами 6 и поверхностью захваченной детали. 5 ил.

1 395481

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве исполнительного органа промышленных роботов и манипуляторов, Целью изобретения является расширение технологических воэможностей за счет увеличения диапазона захватываемых деталей и определения чисто гы обработки их поверхностей. 10

На фиг. 1 представлен измерительflbD1 схват, разрез; а также элементы

1 невмоавтоматики схвата; на фиг.2, 3 и 4—

Возможные схемы взаимного расположения схвата и внутренней поверхности зах- 15 ватываемой детали; на. фиг. 5 — эпюра давления на наружную поверхность губок.

Измерительный схват содержит силовой пневматичесКий цилиндр 1, в ко- 20 гором установлены две. губки 2, рас1 оложенные на поршнях 3 со штоками

4 и выполненные в виде установленных

8а упругих элементах 5 упругих металлических пластин 6, выполненных, например, из тонкой листовой пружинНой стали. В губках ". и поршнях 3 выполнены сквозные каналы 7 и 8, которые соединены между собой пневматической линией 9 и через пневмоклапаны l0 и 1 1 — с магистралью 12 сжатого газа линией 13. Между пневмоклапанами 10

И 11 установлены редуктбр 14 давления и манометр 15, причем редуктор 14 давления может быть выполнен с электри-35 ческим или ручным управлением, а манометр 15 как со шкалой визуального наблюдения давления, так и с электрическим выходным сигналом, соответствующим величине, измеренного давления. 40

Губки 2 связаны между собой пружиной

16 растяжения, закрепленной на фиксаторах 17, которые ус.гановлены на поршнях 3 и предохраняют их от поворота вокруг оси цилиндра 1 за счет своего 45 движения по направляющим 18. Газ подается в цилиндр I от магистрали 12 сжатого газа через редуктор 19 давления и электропневмоклапан 20 по каналу 21 подачи сжатого газа. На внутренние стороны упругих металлических пластин 6 приклеены тензодатчики 22 (например, тензорезисторы проволочного типа или полупроводниковые). Цилиндр 1 закреплен на штоке 23 мембранного привода, который содержит мембрану 24 с жестким центром 25.

Мембрана 24 установлена между нижней

26 и верхней 27 частями корпуса мемранного привода. В верхней части корпуса мембранного привода 27 установлена пружина 28 сжатия, усилие которой регулируется винтом 29 через отверстие 30. В верхней части корпуса мембранного привода 27 выполнены отверстия 31 для крепления схвата к рабочему органу (руке) манипулятора.

Полость 32 мембранного привода соединена с атмосферой отверстием 33, а штоковая полость 34 мембранного привода соединена с магистралью 12 сжатого газа через электропневмоклапан

35 и редуктор 36 давления. Шток 23 мембранного привода выполнен с продольной прорезью 37, в которой размещен упор 38, укрепленный в нижней части корпуса мембранного привода 26, причем упор имеет осевое отверстие

39, соединенное каналом 40 с каналами 41 и 42 управления пневмоклапанов

10 и 11. На жестком центре 25 мембраны со стороны упора 38 выполнено употнение 43 для герметизации осевого тверстия 39 от полости 34 в исхопном положении. Уплотнение полости 34 со стороны штока 23 выполнено при помощи сильфона 44, который герметично укреплен на нижней части мембранного привода 26 и на штоке 23.

Схват работает следующим образом.

Манипулятором схват вводится в отверстие захватываемой детали, укрепленной на рабочем месте. После подачи сигнала управления на электропневмоклапан 20 он соединяет магистраль 12 сжатого газа через редуктор 19 давления, настроенный на абсолютное давление р, с поршневой полостью силового пневматического цилиндра 1. Губки 2 начинают движение до упора упругих металлических пластин 6 в поверхность захватываемой детали, причем губки 2 двигаются без вращения за счет движения фиксаторов l7 по направляющим 18.

Пружина 16 при этом растягивается.

Пластины 6 при этом прогибаются и за счет сжатия упругих элементов 5 принимают профиль поверхности детали.

В случае соос,ного расположения схвата и детали губки 2 продвигаются на одинаковое положение, а пластины 6 имеют симметричный изгиб (фиг, 2), Однако за счет неточности расположения детали, малой точности позиционирования манипулятора появляется несоосность схвата и детали. В случае, когда оси схвата и детали имеют рассогласование

81

4 стовая, полумостовая, с температурной компенсацией и т.д.).

Дпя измерения шероховатости (чистоты) внутренней поверхности детали сигнал управления подается на электропневмоклапан 35, и магистраль 12 сжатого газа соединяется с полостью 34 мембранного привода через редуктор 36 давления, настроенный на некоторую величину абсолютного давления р . Для анализа работы схвата в режиме измерения шероховатости рассматривают силы, действующие на подвижную часть схвата (силовой пневматический цилиндр 1 с губками 2, шток 23 мембранного привода, мембрана 24 с жестким центром

25) .

В направлении Х уравнение статического равновесия сил имеет следующий вид: (Р— Р ) .Рэ- Р 8- Р = О, (1) где Р

3 атмосферное давление; эффективная площадь мембраны 24; сила от действия пружины

28; сила трения пластин 6 губок 2 о поверхность детали.

78 тр.г

Рг г гр.г где Š— коэффициент трения пластин 6 губок 2 о поверхность детали;

М вЂ” сила нормального давления пластины 6 на поверхность детали. (Р1 Рб) и Ртр. у Р16 Ро э (3) площадь поршня 3; сила трения уплотнения поршня 3 о поверхность цилиндра

1ь сила от действия пружины

16; сила давления на пластину

6 с внешней стороны. где F„ тр.r

Так как радиус кривизны пластин 6 соответствует радиусу кривизны отверстия детали, то показания тензадатчиков 22 соответствуют радиусу кривизны отверстия детали. Следовательно, мож- я0 но произвести измерение радиуса детали и передать эту информацию в систему управления манипулятора для выбора траектории движения манипулятора в случае сортировки деталей по величине радиуса внутреннего отверстия. Схемы включения тензорезисторов в измерительную цепь могут быть различными для различных случаев (например, мо0

Из уравнения (1) видно, что движение мембраны вверх начинается при

Чтобы выполнить это условие при постоянных P Р, F и Р 8, необхоц Э димо уменьшить Р г. Из уравнения

13954 в направлении оси силового пнев/ матического цилиндра 1, то губки 2 перемещаются на различное расстояние, при этом прогиб пластин 6 остается симметричным (фиг. 3). В случае нали5 чия несоосности в направлении, перпен.дикулярном оси силового пневматического цилиндра 1, губки 2 выдвигаются на одинаковую величину (но меньшую, чем в первом), а изгиб пластин 5 происходит несимметрично (фиг. 4). Наличие несоосностей Е1 и Е< рассматривают по принципу суперпозиции как сумму случаев первого и второго. Однако в любом случае радиус кривизны пластины 6 соответствует радиусу кривизны детали, а площадь контакта пластины 6 с поверхностью детали остается постоянной. В случае захвата деталей с внутренним отверстием разной кривизны (круглые отверстия разных диаметров, прямоугольные отверстия) губки 2 выдвигаются на соответствующие величины, а площадь контакта пластины 2б

6 с деталью все равно остается постоянной. Изменение во всех этих случаях претерпевает лишь величина растяжения пружины 16. Однако абсолютная величина этого усилия мала по сравнению с 30 силами давления, так как усилие этой пружины необходимо лишь на преодоление силы трения в уплотнениях поршней

3, а величина силы трения мала (например, при использовании уплотнений с эластичными прокладками). Таким образом, работа данного схвата инвариантна к взаимному положению детали и схвата и к радиусу кривизны внутреннего отверстия захватываемой детали, 4р т.е. данный схват обладает свойствами адаптации к изменению параметров внутреннего отверстия и взаимного положе- ния детали и схвата.

139548 1

Измерительный схват, содержащий губки, связанные с тензодатчиками

О и соединенные между собой пружинок, и привод перемещения губок, выполненный в виде пневмоцилиндра, связанного с источником давления, о т л и ч а—

5 ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения диапазона захватываемых деталей и определения чистоты обработки их поверхностей, он снабжен двумя пневмоклапанами с каналами управления, вход первого из которых связан с источником давления, редуктором давления и манометром, установленными последовательно между выходом первого и входом второго пневмоклапанов, мембранным приводом, со- . держащим корпус, установленную внутри корпуса мембрану, разделяющую корпус на две части, в одной из которых, свя(2) видно, что этого достигают, уменьшая И, т.е. по (3) увеличивая Р„ при постоянных Р„, Р, Р„. При этом следует отметить, что величины Р,,и Р, значительно меньше, чем величина (P. — Р ) Р„ (как уже указывалось выше, уплотнение выбирается, например, с Эластичными прокладками, а величина усилия пружины Р,< имеет тот же 1р порядок величины, что и Р „). В начальном положении редуктор

14 давления настроен на давление Р = — При увеличении давления Р увеличивается давление в каналах 7 и 8 губок 2. При этом с наружной стороны пластин б на них действует давление

1 согласно эпюре (фиг „5), создающее

1 сипу давления Р

Таким образом, увеличивая редукто-20 ром 14 (вручную или автоматически, по программе от управляющей микроЭВМ) в личину давления Р> можно получить у еньшение Р „, достаточное для выполнения условия (4}. При этом начинается движение мембраны 24 вверх.

Причем для различных величин Х величйна Р необходимая для начала двиQ Э жения мембраны 24, будет разная. Так как коэффициент трения f зависит о г величины шероховатости поверхностй детали, то при других постоянных условиях (одинаковые материал измеряе1чых деталей, температура, вид обработки и т.п.) по величине f и, следовательно, Р> можно судить о величине шероховатости поверхности.

Давление P измеряется при помощи

3 манометра 1 5 следующим об раз ом. При начале движения мембраны 24 полость

34 мембранного привода, в которой находится газ под давлением Р, сое-диняется с осевым отверстием 39 упора 38 и далее каналами 40 с каналами

41 и 42 управления: пневмоклапанов

10 и 11. При этом клапаны 10 и 11 neIt! ев реходят в положение Закрыто и на манометре индуцируется постоянно давление Р до тех пор, пока не будет снят сигнал управления с электропневмоклапана 35. T.е. момент начала движения автоматически фиксируется прекращением увеличения показаний манометра 15. Величина установившегося давления P на манометре 15 может о быть считана визуально и далее по тарировочному графику может быть определен коэффициент трения f и соответствующая ему величина шероховатости поверхности детали. Этот же процесс может быть произведен автоматически управляющей микроЭВМ, если маkIoMpтр i5 имеет электрический выходной сигнал. В этом случае ЭВМ выполняет анализ нарастания сигнала, соответствующего давлению Р, и при прекращении его увеличения по установленному значению по тарировочным таблицам, завеценным в память 3ВМ, определяется шероховатость.

После измерения снимается сигнал, управления с электропневмоклапана

35, полость 34 соединяется с атмосферой, за счет этого происходит переключение пневмоклапанов 10 и 11 в исходное положение. Редуктор 14 давления переводится в начальное положе- ние. Деталь остается зажатой губками

2 за счет давления Р в полости силоного пневматического цилиндра 1. Если после этоro снять фиксацию детали, которая до этого была закреплена на рабочем месте, то можно производить транспортирование детали манипулятором при помощи данного схвата, После окончания транспортной операции деталь опускается за счет снятия управляющего сигнала с электропневмоклапана 20 и соединения полости силового пневматического цилиндра 1 с атмосферой. При этом губки 2 под действием пружины 16 занимают исходное положение.

Формула из обре тения! 39548 (f98. 8 фиг 2

Составитель Ф. Майоров

Техред М.Ходанич Корректор д,. Тяско

Редактор Л. Повхан

Тираж 908 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Заказ 2451/17

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, я 4 занной с атмосферой, установлена с воэможностью регулирования пружина, расположенная между корпусом и мембраной, а в другой, связанной с источником давления, установлен шток, имеющий поперечный паз и жестко связанный с мембраной, и упор, закрепленный на корпусе и расположенный в пазу штока, причем в штоке установлено уплотнение!и а в упоре выполнен канал, выход которого связан с каналами управления пневмоклапанов, а вход расположен в центре упора со стороны мембраны с возможностью взаимодействия с уплот- 1

1 8 нением, при этом силовой пневмоцилиндр выполнен с двумя расположенными по обе стороны поршнями, а губки выполне" ны в виде упругих пластин, связанных через упругие элементы с поршнями пневмоцилиндра, кроме того тензодатчики расположены на упругих пластинах, а в поршнях и губках выполнены центральные каналы, связанные со стороны полости цилиндра с выходом второго пневмоклапана, при этом шток мембранного привода расположен перпендикуляр-, но цилиндру и жестко с ним связан.