Пневматический манипулятор

 

Изобретение относится к механической обработке давлением листового, .сортового, профильного материала, или труб, в частности к устройствам механизации и автоматизации машиностроительного производства, а именно к манипуляторам промышленным роботам. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик за счет снижения числа подвижных и трущихся частей. Для этого на механической руке 3 закреплен привод 5 поворота механической руки, выполненный в виде двух сопл 12, расположенных в горизонтальной плоскости и направленных в противоположные стороны. Каналы 13 соединены трубками 14 и 15 и посредством пневмораспределителя с источником рабочей среды. Привод 6 подъема механической руки выполнен в виде цилиндрической расточки 8, в корпусе 1 вала 2, работающего как плунжер силового , например пневматического или гидравлического, цилиндра, 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% OD (ц)5 Б 25 J 9/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ паза ограничителя; на фиг. 5 — вариант исполнения вала манипулятора; на фиг. 6 — вариант установки вала в

I орпусе; на фиг. 7 — устройство тор.— можения вала; на фиг. 8 — размещение реактивного сопла на валу; на фиг. 9— размещение реактивного сопла на механической руке.

Пневматический манипулятор содержит корпус 1, закрепленный на основании вертикальный вал 2, механическую руку 3 с исполнительным органом 4, привод 5 поворота механической руки, привод 6 подъема механической руки, ограничители 7 подъема и ловорота механической руки, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

Г1РИ ГННТ СССР (21) 4363989/08 (22) 15.01.88 (46) 15.05.91. Бюп. И- 18 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроизводства (72) JO, B Гявгянен, Н.И. 3аболуев, Б.И. Овсянников 9 Л Ф В . Попов ,и Н.У. Мошкун (53) 62-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 566030, кл. Г 15 d 15/06, 1976. (54) ПНЕБИЛТИЧЕСКИИ КЛНИПУЛЯТОР (57) Изооретение относится к механической обработке давлением листового, - сортового, профильного материала, или труб, в частности к устройствам механизации и автоматизации машиностроИзооретение относится к механической ооработке давлением листового, сортового, про рильного материала и::и труб, в частности к устройствам механизации и автоматизации машиностроительного производства, а именно к манипуляторам (промышленным роботам).

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик sa счет сн .жения числа подвижных и трущихся частей.

На фиг. 1 изображен схематично манипулятор пневматический, продоль.ныи* разрез; на фиг ° 2 — вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3. — разрез

Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — развертка ительного производства, а именно к манипуляторам промышленным роботам.

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик за счет снижения числа подвижных и трущихся частей. Для этого на механической руке 3 закреплен привод 5 поворота механической руки, выполненный в виде двух сопл 12, расположенных в горизонтальнои плоскости и направленных в противоположные стороны. Каналы 13 соединены трубками 14 и 15 и посредством пневмораспределителя с источником рабочей среды. Привод 6 подъема механической руки выполнен в виде цилиндрической расточки 8„ в корпусе

1 вала 2, работающего как плунжер силового, например пневматического или гидравлическс го, цилиндра, 1 з.п, ф-лы, 9 ил.

1575492

В корпусе 1 выполнена цилиндрическая расточка 8, в которой размещен вал 2 с буртиком 9. Посредством пружины 10, упирающейся s буртик 9, этот вал 2 прдпружинен относительно корпуса.1. Другим концом пружина 10 опирается на упорный подшипник 11. На валу 2 жестко закреплена механическая рука 3 с исполнительным органом 4 в виде10 вакуумной присоски, электромагнитного захвата и др. На,механической руке 3 закреплен привод 5 поворота механической руки, выполненный в виде двух сопл 12, расположенных в горизонтальной плоскости и направленных в противоположные стороны. Размещение сопл 12 на максимально возможном удалении от центра вала позволяет получить максимально возможньй момент вращения при данном расходе рабочей среды и при том же развиваемом усилии (тяге). Сопла 12 имеют профилированные каналы 13, выполненные в виде сужающегося сопла или комбинации сужаю- 25 щейся и расширяющейся частей (вопло лаваля). Профилированные каналы 13 сопл 12 предназначены для преобразоания потенциальной энергии рабочей реды в кинетическую энергию потока. аналы 13 соединены трубками 14 и 15 .(например, из пластика) и посредством пневмораспределителя (на чертеже не показан) — с источником рабочей среды.

Пневмораспределитель осуществляет поочередную подачу рабочей среды в трубки 14 и 15, что обуславливает работу того или иного профильного канала 13 и создание реактивной силы в том или ином направлении.Это обеспечивает поворот механической руки 3 и вала 2 в соответствующем направлении. При этом система управления манипулятором обеспечивает очередность переключения пневмораспределителя длительность 45 включения,а в необходимых случаях и торможение путем включения профильного канала 13, создающего реактивную силу, направленную встречно направлению вращения механической руки 3.

Привод 6 подъема механической руки выполнен в виде цилиндрической расточ ки 8 в корпусе 1 вала 2, работающего как плунжер пневматического или гид1равлического цилиндра, и канала 16, в который подается рабочая среда от пневмо- или гидрораспределителя (на чертеже не фпоказан). Смазка поверхностей цилиндрической расточки 8 и вала

2 осуществляется рабочей средой, а также маслом, подаваемым сжатым воздухом, если сжатый воздух является рабочей средой. Величина вертикального хода Н вала 2 определяется расстоянием между буртиком 9 и упорным подшипником 11.

На корпусе 1 посредством болтов 17, размещенных в пазах 18, закреплены с возможностью поворота относительно вертикальной оси корпуса 1 два ограничителя 7 подъема и поворота механической руки 3 ° В ограничителях 7 выполнены пазы 19, имеющие захожую 20, горизонтальную 21 и вертикальную 22 части. При этом пазы 19 в ограничителях 7 размещены зеркально относительно вертикальной плоскости. Сами ограничители 7 представляют собой секо тора дугой 45... 60, что позволяет регулировать угол поворота механической руки 3 в пределах 360 + 1g(;—

2 х (4ь ...60 )j и устанавливать исходное положение механической руки

3 относительно корпуса 1.

В крайних положениях (при повороте) механическая рука 3 размещается в пазу 19, размеры которого по высоте h и ширине в несколько превышают соответствующие размеры поперечного сечения механической руки 3, что позволяет ей свободно проходить по горизонтальной 21 и вертикальной 22 частям паза 19. Выполнение нижней зоны (23 паза 19 в. соответствии с профилем и размером поперечного сечения механической руки 3 обеспечивает надежную фиксацию руки 3 манипулятора на исходной нрабочей позициях. Исполнение вала 2 и механической руки Э полыми снижает Массу и момент инерции подвижной части манипулятора.

Работает манипулятор следующим образом. На исходной позиции механическая рука 3 лежит на нижней зоне 23 паза 19. При подаче рабочей среды в канал 16 вал 2 поднимается, а рука. 3 перемещается по вертикальной части 22 паза 19. К моменту выхода механической руки Э на уровень горизонтальной части 2.1 паза 19 прекращается подача рабочей среды в канал t6 и осуществляется подача рабочей среды в одну из трубок 14 15, что обеспечивает работу соответствующего сопла 12. Рабочая среда ускоряется в профилированном канале 13 и истекает в атмосферу, создавая реактивную силу, приложенную к

1575492

55.механической руке 3. Механическая ру-! ка 3 совместно с валом 2 поворачивает1 ся в соответствукицую сторону и входит заходную часть 20 паза 19. Подача рабочей среды в сопло 12 прекращается, 1а канал 16 соединяется с атмосферой.

Вследствие этого вал 2 и механи ческая рука 3 под действием собственнои массы и пружины 10 опускаются, цри этом рука 3, пройдя вертикальную ,часть 22 паза 19, массой подвижной части и пружиной 10 прижимается к нижней зоне 23 паза 19 и надежно фиксируется. Затем подается рабочая среда в канал 16 и вал 2 поднимается.

К моменту ьыхода механической руки 3 на уровень горизонтальной части 21 паза 19 прекращается подача рабочей среды в канал 16 и осуществляется подача рабочей среды в соответствующее сопла 12, которое создает реактивную силу, вращающую механическую руку 3 в сторону исходной позиции. После захода механической руки 3 в эаходную часть 20 паза 19 подача рабочей среды в сопла 12 прекращается, а канал

16 соединяется с атмосферой. Вследствие этого вал 2 и механическая рука

3 под действием собственной массы и пружины 10 опускаются, при этом механическая рука 3, пройдя вертикальную часть 22 паза 19, массой подвижной части манипулятора и пружины 10 прижимается к нижней зоне 23 паза 19 и надежно фиксируется. Рабочий цикл манипулятора выполнен, Далее работа манипулятора осуществляется аналогично описанному.

Выбор соответствующей скорости подачи раоочей среды в полость центральнои расточки 8 через канал 16, скорости удаления рабочей среды из полости расточки 8, соответствующего расхода рабочей среды в сопла 12, длительности подачи рабочеи среды, соответствующего усилия прухжны 10, а в необходим.лх случаях и торможение механической руки 3 посредством противовключения сопл

12 при ее подходе в крайние положения обеспечивает работу манипулятора практически без ударов.

Возможно выполнение манипулятора, когда вал 2 манипулятора установлен на двух подшипниковых узлах 24, размещенных по концам вала 2. Этоуменьшает величину радиальных сил в подшипнике и снижает силу трения в подшипниках при вертикальном перемещении. Работа5

1О

35 ет такой манипулятор аналогично описанному.

Возможно выполнение манипулятора, когда вал 2 манипулятора в корпусе 1 установлен посредством шарикового подшипника 25, допускающего прямолинейное и вращательное движение вала. Это снижает силы трения и повышает жест ость установки вала 2 в корпусе 1. работает такой манипулятор аналогичho описанному.

Возможно выполнение манипулятора, когда его вал 2 снабжен диском 26, жестко закрепленным на валу и периодически взаимодействующим с диском

27, установленным на корпусе 1 посредством направляющих 28 и подпружиненных посредством пружины 29 относительно корпуса. При этом поверхности диска 26 и 27, взаимодействующие между собой, снабжены прокладками 30 из фрикционного материала. Зазор 6 между прокладками 30 выоирается малым, порядка 1...3 мм, что обеспечивает взаимодействие прокладок 30 в началькый момент опускания вала 2, а также в конечныи момент подъема вала 2. То есть значитепьную часть пути подъема и опускания вал 2 демпфирован относительно корпуса, что позволяет гасить колебания механической руки 3 в горизонтальной плоскости при подходе к точке позиционирования за счет рассеивания кинетической экергии при мккроперемещениях одной накладки ЗО относительно другои.

Работает исполнение аналогично описанному за исключением того, что практически весь путь подъема и опускания механической руки 3 осуществляется при взаимодействующих прокладках 30, что ооеспечивает гашение колебаний механическои руки в горизонтальной плоскости. Так как это происходит в зоне точек позиционирования, то длительность успокоения механической руки 3 в точках позиционирования резко снижается.

Возможно исполнение, когда на валу

2 .размещено сопло 31, которое обеспечивает создание реактивной силы, приложенной к валу 2 и поднимающей этот вал вверх. Истечение рабочей среды из сопл 31 в центральную расточку 8, канал 16 которой перекрыт пневмораспределителем (на чертеже не показан), ооеспечивает использование реактивной силы и давления рабочей среды в цент7 1573ч92 8 дидА

Фце . 2 ральной расточке 8 для подъема и удержания вала 2 в верхнем положении. Для того чтобы опустить вал 2,прекращают подачу рабочей среды в сопло 31, а канал 16 пневмораспределителем соединяют с атмосферой. В остальном исполнение работает аналогично описанному.

Возможно исполнение, когда сопло

32, обеспечивающее создание реактивной силы и.перемещение вала 2 и механической руки 3 вверх, установлено на механической руке 3 по центру тяжести подвижнои части манипулятора (т.е. вала 2 и механической руки 3).

Такое исполнение исключает перекос вала 2 в подшипниковых узлах при движении подвижной части манипулятора вверх. 20

Формула из о бр е т е ния

1.Пневматический манипулятор,содержащий корпус, закрепленный на основании, установленную на корпусе механическую руку с исполнительным органом, приводы подъема v поворота механической руки, соединенные с источником рабочей. среды, и органичители подъема и поворота механической руки, размещенные на корпусе, о т л и ч а ю— щ и и я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик за счет снижения числа подвижных и трущихся частей, привод поворота механической руки выполнен в виде сопл, выполненных .на механической руке, и трубок, предназначенных для соединения сопл с источником рабочей среды, а при вод подъема механической руки вы- полнен в .виде силового цилиндра, корпусом которого является корпус, закрепленный на основании и имеющий цилиндрическую расточку, а также плунженр, жестко связанный с механической рукой, при этом в нижней части корпуса выполнено сопло, связанное с атмосферой.

2. Манипулятор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что на плуижере привода подъема механической руки выполнено сопло.

1575492

b- Б

Фие. з

Фие.6

15 <5492

В 78

Техред И. /идрак

Редактор Е. Гиринская

Корректор С. Шекмар

Заказ 2ччч Тираж 478 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101