Модуль промышленного робота

 

Изобретение относится к машиностроению.а именно к оборудованию для перемещения изделий и грузов с позиции на позицию, и может быть использовано при создании роботов, грейферных перекладчиков , манипуляторов. Целью изобретения является повышение надежности за счет уменьшения нагрузки на звенья. Перемещение выходного звена 2 модуля осуществляется от привода 6 и аккумулятора механической энергии, включающего две обгонные муфты, имеющие встречное направление свободного хода, каждая из которых через свою муфту сцепления в зависимости от направления перемещения выходного звена имеет возможность сцепляться с валом 8, связанным с выходным звеном, для передачи ему или отбора от него механической энергии на пружины 22, 23. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 25 J 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4780392/08 (22) 10.01.90 (46) 29.02.92. Бюл. ЬЬ 8 (71) Воронежское научно-производственное объединение упаковочного машиностроения (72) B,С.Семеноженков (53) 621-229.7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР й. 1399110. кл. В 25 J 9/00. 1986. (54) МОДУЛЬ ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА (57) Изобретение относится к машиностроению,а именно к оборудованию для перемещения изделий и грузов с позиции на позицию, и может быть использовано при

„,5U,, 1715578 А1 создании роботов, грейферных перекладчиков, манипуляторов. Целью изобретения является повышение надежности за счет уменьшения нагрузки на звенья. Перемещение выходного:звена 2 модуля осуществляется от привода 6 и аккумулятора механической энергии, включающего две обгонные муфты, имеющие встречное направление свободного хода, каждая иэ которых через свою муфту сцепления в зависимости от направления перемещения выходного звена имеет возможность сцепляться с валом 8, связанным с выходным звеном, для передачи ему или отбора от него механической энергии на пружины 22, 23. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к оборудованию для перемещения изделий и грузов с позиции на позицию, и мажет быть использована при создании роботов, грейферных перекладчиков, манипуляторов.

Известны модули промышленных роботов, в которых перемещение выходных звеньев с- позиции на позицию осуществляется с помощью гидравлических, пневматических или электрических двигателей.

Недостатками таких модулей являются низкий уровень производительности, значительные динамические нагрузки и вибрации, сопровождающие работу робота.

Причиной динамических нагрузок и вибрации, снижающих надежность оборудования, является то, что кинематическая энергия подвижных звеньев при торможении расходуется на деформиравание и изнашивание деталей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является модуль промышленного робота, содержащий стойку с направляющими, в которых размещена выходное зве lo, датчик положения выходного звена относительно стойки, привод, систему управления,.аккумулятор механическаи энергии, выполненный в виде размещенного на основании кривашипнага вала, с управляемым фиксаторам ега положения, причем этот вал подпружинен па углу паворота относительно стойки и кинематически связан черездополнительно введеннуюуправляемую сцепную муфту с выходным авеном, .

Недостатком этой конструкции является то, что в начальный момент движения выходного звена, когда усилие пружины максимальна, плечо действия ее усилия минимальна, Поэтому разгон осуществляется относительно медленно. -Для обеспечения быстродействия перемещения выходного звена в этом случае необходима использовать пружину повышенной жесткости, что приводит к усилению нагруженности звеньев модуля. Высокий уровень нагрузок и их циклический характерявляются источником динамики и колебаний конструкции при работе, что ведет к снижению надежности модуля прамышленнага робота. Кроме того, сложность выполнения фиксации кривошипного вала ввиду трудности обеспечейия ега неподвижности в момент попадания

16

50 фиксатора в отверстие, особенно при высо- . кой производительности, также ведет к сни- 55 жению надежности модуля промышленного робота. В модуле время разгона и торможения выходного звена в основном зависит от жссткости пружины и массы подвижных звеньев, В случае значительного уменьшения этой массы (например, схват руки освободился от перемещений заготовки) резко уменьшается время разгона, что сопровождается значительным ростом скорости и ускорения и ударным характером взаимодействия звеньев. Все это также приводит к увеличению динамики и вибрации в работе оборудования, а следовательно, к снижению надежности его работы.

Цель изобретения —,повышение,надеж- . ности модуля промышленного робота.

Указанная цель достигается тем, что модуль промышленнога робота, содержащий стойку с направляющими, в которых размещено выходное звено модуля, датчик положения выходного звена относительно стойки, привод, аккумулятор механической энергии и систему управления, включает в составе аккумулятора механической энергии укрепленный на стойке вал с двумя установленными на подшипниках муфтами свободного хада, имеющими взаимно противоположное направление свободного. хода, и двумя управляемыми сцепными муфтами с возможностью взаимодействия их с обгонными муфтами, два подвижных звена, подпружиненных друг к другу с помощью пружины, причем каждое подвижное звено кинематически связано с наружными обоймами обгонных муфт. а вал кинематически связан с выходным звеном модуля. Кроме того, аккумулятор механической энергии содержит по крайней мере одну до и ол нител ьную пружину. При этом каждая пружина снабжена фиксатором состояния, выполненным в виде двух опорных шайб, жестко связанных с концами пружины, и саасно с пружиной расположен кронштейн с укрепленными на нем управляемыми упорами с возможностью взаимодействия последних с опорными шайбами..

Предлагаемая взаимосвязь звеньев обеспечивает рациональйое направление действия усилия пружины, а также практически постоянное его плечо. и, тем самым, интенсивный разгон всех подвижных звеньев модуля робота, что позволяет устанавливать в конструкцию модуля пружины с меньшей жесткостью, чем в прототипе. и снизить нагруженность деталей устройства.

Наличие в конструкции установленных на подшипниках двух обгонных муфт, соединяемых с валам посредством управляемых сцепных муфт,. позволяет надежно и эффективно фиксировать пружину и вал практически на любом уровне производительности.

Выполнение аккумулятора,механической энергии в виде двух подпружиненных

1715578

6 друг к другу подвижных звеньев приводит к замыканию основных нагрузок на эти звенья, уменьшению их действия на стойку и значительному снижению ее колебаний при осуществлении перемещений с боль. 5 шой частотой.и, тем самым, повышению нвдежности работы оборудования.

Включение в конструкцию аккумулято-; ра механической энергии по крайней мере одной дополнительной пружины с фиксато- 10 ром ее состояния позволяет обеспечить

I примерно одинаковую динамику перемещений выходного звена модуля при различной массе переносимых грузов и устраняет возможность ударных нагрузок в конструкции 15 при значительном уменьшении массы перемещаемого груза. что также повышает надежность устройства.

На фиг. 1 изображена схема модуля промышленного робота; на фиг. 2 — схема 20 размещения на валу обгонных и сцепных муфт; на фиг. 3 — фиксаторы состояния пружин.

Модуль промышленного робота содержит стойку {не показана) с направляющими 25

1, в которых размещено выходное звено 2 модуля робота с закрепленной на ней рейкой 3, зацепляющейся с шестерней 4, установленной на выходном валу 5 привода 6. С рейкой 3 зацепляется также шестерня 7 ак- 30 кумулятора механической энергии, укрепленная нз установленном на стойке валу 8, на котором закреплены управляемые сцепные муфты 9 и 10 (фиг. 2), взаимодействующие с установленными нэ подшипниках 11 35 обгонными муфтами 12 и 13 с взаимно противоположным направлением свободного. хода, наружные обоймы которых с помощью шатунов 14 и 15, 16 и 17 связаны линейно . перемещающимися звеньями 18 и 19, пере- . 40 мещающимися в направляющих 20 и 21.и подпружиненными друг к другу с помощью.. пружин 22 и 23, Каждая пружина оснащена фиксатором состояния (фиг. 1 и 3), состоящим из скрепленных с концами пружины 45 опорных шайб 24 и 25 с пазами 26 и кронш-,. тейнами 27, выполненного в виде установ-. ленного на стойке вала, содержащего упоры .

28 и поворачиваемого с помощью шарнирно укрепленного на стойке пневмоцилиндра .50

29, функции которого могут выполнять так. же электромагнит, электродвигатель и т-.д.

Аккумулятор механической энергии включает укрепленный на стойке пневмоцилиндр

30, шток 31 которого взаимодействует с упо- 55 ром 32, выполненным на наружной обойме обгонной муфты 13.

8 состав модуля промышленного робота входят датчик 33 положения выходного звена 2 и блок 34 управления, который электрически связан с приводом 6, сцепными муфтами 9 и 10, датчиком 33 и пневмоцилиндрами 29 и 30.

Модуль промышленного робота работает следующим образом.

Для приведения модуля в исходное положение (фиг. 1) по команде блока 34 управления включается пневмоцилиндр 29. который, поворачивая кронштейн 27., приводит упоры 28 в положение, когда они не препятствуют перемещению шайб 24 и 25 (фиг. 3). Затем включается пневмоцилиндр

30 и шток 31, воздействуя на упор 32 наружной обоймы обгонной муфты 13, поворачивает наружную обойму по часовой стрелке..При этом шатун 15 перемещает звено 18 в направляющих 20 и 21 справа налево, а шатун 17 перемещает звено 19 слева направо. Звенья 18 и 19, сближаясь сжимают пружины 22 и 23 (на фиг. 1 пружина 23 находится под пружиной 22 и показана пунктирной линией). При сжатии пружин

22 и 23 на величину рабочей деформации (ход штока 3 1 соответствует этой величине) шток 31 по команде блока 34 перемещается слева направо в исходную позицию. На валу

8 со стороны муфт 9 и 10 действуют два равных по абсолютной величине и противоположных по знаку взаимно уравновешивающих крутящих момента.

Для перемещения звена 2 (например, в направлении слева направо) по команде блока 34 управления включаются одновременно привод 6 и сцепная муфта 10, которая отсоединяет муфту 13 от вала 8, что позволяет пружинам 22 и 23 перемещать звенья

18 и 19 во взаимопротивоположных направлениях и посредством шатуНов 14 и 16 вращаясь через муфты 12 и 9 вал 8 с шестерней

7 по часовой стрелке, которая толкает звено

2 через рейку 3 в направлении слева направо.

Обгонная муфта 13 при этом посредством шатунов 15 и 17 свободно, не препятствуя движению звеньев 18 и 19, вращается на подшипниках 11 в направлении против часовой стрелки. Привод 6 посредством шестерни 4 и рейки 3 также перемещает выходное звено 2 в направлении слева направо. При рэсжатии пружин 22 и 23 происходит разгон подвижных звеньев, когда потенциальная энергия сжатия пружин 22 и

23 переходит в кинетическую энергию подвижных звеньев. Мощность привода 6 выбирается такой, чтобы компенсировать силы трения и другие статические нагрузки.

После расжатия пружин 22 и 23 упор 32 достигает штока 31 и звенья 18 и 19 останавливаются, а вместе с ними шатуны 14, 15, 16, 17 и муфты 12 и 13. Вал 8 продолжает вра1715578 щаться по часовой стрелке, не препятствуя приводу 6 продолжать перемещение звена

2.

Для остановки выходного звена 2 по сигналу датчика ЗЗ положения звена 2 блок

32 управления выключает сцепную муфту

10. Таким образом обгонная муфта 13 присоединяется к валу 8, и, поскольку у обгонной муфты 13 свободный ход звездочки относительно наружной обоймы направлен против часовой стрелки. наружная обойма будет вращаться вместе с валом 8 по часовой стрелке. При этом с помощью шатуна 15 поступательное звено 18, перемещаясь налево, а звено 19 с помощью шатуна 17— слева направо, сжимают пружины 22 и 23, и кинетическая энергия подвижных звеньев переходит в потенциальную энергию сжатия пружин 22 и 23. Скорость звена 2 постепенно уменьшается. При остановке звена 2 привод 6 выключается. Если необходимо продолжить движение звена 2 в том же направлении, все повторяется в том же порядке.

При необходимости перемены направления движения выходного звена 2 модуля. промышленного робота по команде,.блока

34 управления меняется направление вращения выходного вала 5 привода 6 и вместе с включением привода 6 включается сцепная муфта 9, отсоединяя обгонную муфту 12 от вала 8. и пружины 22 и 23 разгоняют через звенья 18 и 19, шатуны 15 и 17, муфты

13. и 10, взл, шестерню 7 звено 2 в направлении. справа налево.

Если во время выстоя масса перемещаемых звеньев значительно уменьшилась (предположим, что схват на звене 2 освобождает переносимый груз), то для обеспечения динамики движения звена 2 без груза, аналогичной динамике движения звена.2 с грузом, необходимо выключить одну из пружин, например 23, для чего по команде с блока 34 управления, с помощью одного из пневмоцилиндров 29 поворачиваются кронштейн 27, пружины 23 и упоры 28, перекрывая пазы 26, препятствуют перемещению опорных шайб 24 и 25. В результате этого пружина 23 выключается и не участвует в разгоне и торможении подвижных . звеньев.

Координата позиционирования выходного звена 2 определяется датчиком 33 его положения и блоком 34 управления, с помощью которых можно регулировать и точность позиционирования путем ускорения или задержки момента выключения сцепной муфты.

5 Фиксация устройства, а вместе с ним и выходного звена, осуществляется автоматически с помощью обгонных муфт практически на любом уровне производительности.

Включение в конструкцию аккумулято10 ра механической энергии хотя бы одной дополнительной пружины обеспечивает три варианта работы модуля: подключена одна пружина; подключена другая пружина; работают обе пружины. Это позволяет пере15 мещать выходное звено без груза и с двумя различными по массе грузами с примерно одинаковыми кинематическими параметрами, не допуская рывков и ударов в работе робота.

20 Формула изобретения

1. Модуль промышленного робота, содержащий установленные нз основании направляющие, в которых расположено выходное звено, связанное с приводом его

25. перемещения, включающим, аккумулятор механической энергии, а также систему управления, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения нагрузки на звенья, аккумуля30 тор механической энергии выполнен в виде расположенных на одном валу. установленном на основании и кинематически связанном с выходным звеном, двуобгонных муфт с противоположным направлением свобед35 ного хода и двух муфт сцепления, з также двух расположенных с воэможностью линейного перемещения звеньев, подпружиненных друг.к другу пружиной и шарнирно соединенных с наружными обоймами соот40 ветствующих обгонных муфт, при этом одна из полумуфт каждой муфты сцепления связана с валом, а другая — co звездочкой соответствующе обгонной муфты.

2. Модуль по п. 1, отличающийся

45 тем, что аккумулятор механической энергии снабжен по крайней мере одной дополнительной пружиной, при этом каждая пружина снабжена фиксатором положения ее концов, выполненным в виде двух шайб, же50 стко связанных с концами пружины, и кронштейна. несущего управляемые упоры, при этом кронштейн расположен соосно этой пружине с возможностью взаимодействия упоров с шайбами.

17,1 5578

?У

Составитель В Семеноженков

Техреду М.Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор И,Касарда

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

Заказ 667 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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