Облицовочный манипулятор

 

Использование изобретения: автоматизация облицовочных работ при отделке поверхностей. Сущность изобретения: облицовочный манипулятор состоит из основания в виде тележки со штангой 1, на которой размещаются посредством шарниров 3 механические руки. Каждая из этих рук состоит из сменных основного и вспомогательного рабочих органов, шарнирно связанных с пантографной системой, включающей копирные механизмы 13 и привод перемещений. Каждый из шарниров 3,14 и 15 выполнен в виде двух вилок, установленных на промежуточном элементе с возможностью их регулировочного поворота относительно его оси, и двух стержней, шарнирно связанных с вилками и установленных с возможностью изменения их положения относительно оси штанги. Копирный механизм каждой механической руки размещен внутри пантографной системы и представляет два шарнирно связанных стержня, концы которых шарнирно связаны со звеньями пантографной системы. Привод перемещения пантографной системы выполнен в виде двигателя, размещенного на платформе, закрепленной с возможностью поворота на одном из стержней шарнира, зубчатой и винтовой передач, винт последней связан с двигателем, а гайка посредством зубчатой передачи - с шарниром, соединяющим стержни копирного механизма 13. Причем шарниры 3,14 и 15 связаны друг с другом жесткой связью, выполненной в виде двух стоек, установленных с возможностью поворота относительно их осей, четырех коромысел и четырех шатунов, шарнирно связанных между собой и с пальцами шарниров, а концы коромысел связаны с шарнирами рабочей пантографной системы с одной стороны посредством двух стоек, а с другой стороны - посредством двух шатунов, один из которых связан с основным рабочим органом, а другой - с шарниром, соединяющим пантографные системы друг с другом. Основной рабочий орган выполнен в виде матрицы с продольными и поперечными перегородками, фиксирующей плиты, фиксирующих стержней, установленных по краям матрицы и механизмов удержания облицовочных элементов. Механизм удержания состоит из втулок, установленных на продольных и поперечных перегородках, и гибких передач. Вспомогательный рабочий орган выполнен в виде органов заправки матрицы, каждый из которых состоит из кассеты со съемным механизмом поштучной выдачи облицовочных элементов. Кроме этого основание облицовочного манипулятора снабжено распором. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к манипуляторам и устройствам для отделки и облицовки поверхностей и их сопряжений.

Известен манипулятор для укладки плиток пола, принятый в качестве аналога, который содержит модули горизонтального и вертикального перемещения с частичным вращением сгруппированных в сектора штучных элементов облицовочной картины, модули удержания штучных элементов в секторах с зажимами каждого элемента по четырем углам, модули установки секторов в окончательное положение и магазин штучных элементов.

Недостатками аналога являются: громоздкость конструкции, ограничивающая область использования ее только в больших помещениях с проемами; сложность устройства модуля установки сектора, не гарантирующая достаточную ровность покрытия на стыках секторов из-за отсутствия единого механизма ориентированной установки манипулятора в пространстве; ограниченность функциональных возможностей, не позволяющая облицовывать вертикальные и наклонные поверхности и их сопряжения с повышенными затратами на подготовку оснований под покрытия; отсутствие механизированной заправки секторов штучными элементами из магазина, что увеличивает трудозатраты.

Известен манипулятор для отделки сопряжений поверхностей, выбранный в качестве прототипа, который содержит базовую телескопическую стойку с универсальными плечевыми опорами пантографных рук с поворотными держателями прямолинейно движущихся рабочих органов, копировальным устройством ползунково-кулисного типа, соединенного с копирным пантографом, и приводом, установленными с возможностью поворота на стойке со стороны, противоположной расположению руки, и растворонасосную установку. Манипулятор осуществляет контролируемые шаговые ходы рабочего органа параллельно отделываемым поверхностям помещения с одной установки.

Недостатками конструкции прототипа являются: большой поперечный габарит руки в рабочем и транспортном положениях, недостаточный размер рабочей зоны из-за отсутствия механизма выдвижения руки за пределы отделываемого помещения, что сужает его функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение области использования и функциональных возможностей и уменьшение времени вспомогательных операций и габаритов манипулятора.

Это достигается тем, что в известной конструкции строительно-отделочного манипулятора, содержащего базовый модуль, включающий временно фиксированную посредством распора в противоположные поверхности помещения и ориентированную в пространстве установочную штангу и механизм преобразования тележечного типа, сменные рабочие органы шаблонного типа с модулями их перемещения и установки в рабочее положение, смонтированные на несущих шарнирно-рычажных многозвенниках, подвижные относительно базового модуля и отделываемой поверхности, включающие копирные четырехзвенники и копировальные устройства и модули удержания штучных элементов в ячейках матрицы, дополнительный модуль заправки штучных элементов в ячейки и модуль подачи и распределения выравнивающего и соединительного материала покрытия, - установочная штанга и стержни передних шарниров несущих пантографов снабжены, с целью уменьшения времени на подготовку, универсальными однотипными шарнирами плечевого, локтевого и кистевого соединения, выполненными в виде двух вилок, оппозитно установленных своими центральными отверстиями на продольном штоке, фиксированных на последнем с возможностью поворота стопорами и снабженных жестко закрепленным перпендикулярно оси штока соединительным пальцем, с двумя стержнями, подвижно установленными в боковые отверстия вилок с возможностью фиксации посредством стопоров и снабженными соединительным отверстием; копирный пантограф каждого модуля перемещения установлен внутри несущего пантографа с одной стороны относительно стержня универсального шарнира, причем задние одноименные тяги обоих пантографов совмещены на длине, определенной масштабом копирования, что уменьшает продольный габарит конструкции. Направляющий механизм ползунково-кулисного типа с ручной коррекцией заменен механизмом типа винт-гайка с направляющей в виде винта с подвижными в плоскости копирного пантографа опорами, установленными на вращающейся поворотной платформе, и с ползуном в виде гайки, шарнирно соединенной с передними тягами копирного пантографа, что ускоряет выполнение подготовительных операций и расширяет функциональные возможности манипулятора.

Привод копировального устройства снабжен механизмами непрерывного и шагового вращения винта и поворотной платформы с опорами последнего, содержащими подвижные вдоль оси вращения зубчатые цилиндрические колеса с кулачковыми полумуфтами на обоих торцах, установленные на промежуточных валах винта и конической шестерни, снабженных кулачковыми полумуфтами на обоих концах, и неподвижно закрепленную на ведущем валу зубчатую цилиндрическую шестерню с двухсекторным венцом и однозубым сектором, причем коническое колесо, закрепленное на опорной платформе копировального устройства, и коническая шестерня снабжены круговыми ободами с отверстиями фиксации поворотной платформы.

Механизм переноса фиксированного положения локтевого и кистевого универсальных шарниров снабжен двумя парами штоков, установленных параллельно тягам несущих пантографов, и тремя парами коромысел, установленных параллельно друг другу и соединенных: передних - жестко с задними вилками кистевого и локтевого шарниров, средних - подвижно с пальцем одного из промежуточных шарниров несущего пантографа, а задних - подвижно с передними вилками локтевого и плечевого шарниров с возможностью фиксации посредством винтового механизма изменения наклона.

Рабочий орган для облицовки поверхностей с модулем удержания штучных элементов в матрице снабжен втулками, установленными в перегородках ячеек на расстоянии от пересечения перегородок, равном для опорных втулок - половине длины удерживающей ветви, для центральной направляющей втулки установленной в центре пересечения - нулю, для остальных направляющих - геометрической сумме половины отрезка удерживающей ветви и полного отрезка тяговой ветви. Каждый модуль удержания снабжен приводным валиком с поводком и роликом на конце последнего, причем валик жестко соединен с двумя барабанами разного диаметра и установлен в опорах на тыльной стороне матрицы, тяговая ветвь закреплена на меньшем, удерживающая ветвь - на большем барабане, а обе соединены между собой узлом со стороны ячеек матрицы на расстоянии, от центра опорной втулки, равном межцентровому между указанной и центральной втулками. Ролик поводка подвижно соединен с кулисой, установленной на внутренней стороне нажимной плиты рабочего органа, подпружиненного соединенной с матрицей с возможностью односторонней фиксацию в сторону пантографа. Это обеспечивает надежную фиксацию штучных элементов в ячейках гибкими прядями при любом порядке укладки в пространстве и надежное освобождение ячеек посредством "излома" удерживающей пряди под прямым углом и в натянутом состоянии, а также упругое прижатие матрицы, жесткий обратный ход рабочего органа и получение облицовочной картины с тонкими швами и тонкой подосновой.

Кроме того, указанная цель достигается тем, что в известной конструкции накопительного устройства с отсекателями, содержащего, механизм выталкивания штучных элементов, модуль заправки снабжен съемной коробчатой рамой с кронштейном крепления к кистевому шарниру и замком крепления к формирователю стопы ящичного типа со съемной торцовой стенкой. На внутренних стенках рамы оппозитивно друг к другу установлены два механизма фиксации стопы и поштучной выдачи элементов из ячейки матрицы, снабженные перегородками. Механизм фиксации и выдачи снабжен валиком, установленным в продольной вертикальной плоскости с небольшим наклоном в сторону кистевого шарнира и соединенным на верхнем конце - с рукояткой, посредине - с обрезиненным эксцентриком и консольной пластиной, взаимно расположенными своими торцами на расстоянии, равном толщине штучного элемента, а на нижнем конце - с кривошипом механизма выдачи, причем эксцентрик выполнен с эксцентриситетом, равным разности между размерами ширины ящика формирователя и штучного элемента, и установлен своей большей осью под углом 0,75 π к оси симметрии консольной пластины, а кривошип и рукоятка соединены с валиком под углом 1,25 π к указанной оси. Механизм выдачи штучного элемента в ячейку шарнирно-рычажного типа снабжен подвижным роликом, установленным на конце крайнего подпружиненного рычага и контактирующим с поперечными перегородками ячеек при заправке матрицы посредством перемещения модуля заправки совместно с формирователем стопы, установленных на стержень кистевого шарнира манипулятора. Это обеспечивает высокий уровень механизации и удобство эксплуатации.

На фиг. 1 изображен общий вид манипулятора в трех положениях: а - для заправки матрицы рабочего органа штучными элементами из формирователя с модулем заправки, б - для облицовки поверхности первой рукой, в - для облицовки второй рукой (штриховыми линиями обозначены промежуточные положения рабочих органов первой и второй руки в транспортных зонах, заштрихованных в разные стороны); на фиг. 2 - фиксированный по трем осям универсальный шарнир для плечевой, локтевой и кистевой опор каждой руки; на фиг. 3 - при повороте вокруг переднего стержня; на фиг. 4 - при повороте повернутой на прямой угол задней вилки вокруг штока; на фиг. 5 - при повороте вокруг стержня задней вилки, повернутой на прямой угол; на фиг. 6 - при одновременном повороте вокруг стержня задней вилки, поворачивающейся вокруг штока и вокруг стержня передней вилки; на фиг. 7 - изображен модуль перемещения локтевой или кистевой опор, вид сбоку; на фиг. 8 - то же, план; на фиг. 9 - четырехветвяной модуль удержания угла четырех штучных элементов, вид со стороны ячеек; на фиг. 10 - рабочий орган облицовки стен с модулем удержания штучных элементов; на фиг. 11 - формирователь стопы с модулями заправки ячеек, вид спереди со стороны заправочного стола; на фиг. 12 - то же, план; на фиг. 13 - схема этапов движения при заправке ячеек, переносе матрицы, укладке сектора на стену и обратном ходе.

Облицовочный манипулятор состоит из базового модуля с модулем перебазирования, модулей перемещения универсальных шарниров, сменных рабочих органов с модулями удержания штучных элементов, модуля заправки ячеек с формирователем стопы и растворонасосного модуля.

Базовый модуль (фиг. 1) содержит установочную складную штангу 1 с механизмом 2 распора и фиксации в одном из ориентированных в пространстве положений, например в вертикальном, и по крайней мере одним универсальный шарнир 3, установленный на штанге с возможностью поворота относительно трех взаимно перпендикулярных осей (фиг. 2-6).

Универсальный плечевой шарнир, закрепленный на штанге посредством стопора 4 с возможностью поворота, содержит переднюю вилку 5 с передним стержнем 6, стопором 7 и жестко закрепленным штоком 8 и закрепленную на последнем с возможностью поворота заднюю вилку 9 с фиксатором 10 и задним стержнем 11 со стопором. Механизм распора - винтового типа с концевыми опорными плитами, а модуль перебазирования - тележечного типа с опорной платформой и кронштейном для штанги.

Модуль перемещения универсального шарнира состоит (фиг. 4) из подвижно и параллельно друг другу установленных на стержне 6 несущего 12 и копирного 13 пантографных механизмов, механизма переноса фиксированного положения локтевого 14 и кистевого 15 универсальных шарниров, который своими коромыслами 16 и шатунами 17 установлен подвижно в плоскости звеньев несущего пантографного механизма 12. При этом переднее и заднее коромысла 17 своими внутренними концами жестко соединены с вилками 5 и 9 универсальных шарниров, а наружными концами посредством шарниров - со штоками 16, причем заднее коромысло снабжено винтовым механизмом 18 изменения своего наклона, а среднее - шарнирно соединено со штоками и с пальцем промежуточного шарнира пантографного механизма.

Передний шарнир 19 копирного механизма 13 своим пальцем жестко соединен с гайкой 20, подвижно установленной на винт 21, снабженный валом 22. На обоих концах последнего закреплены противоположно расположенные полумуфты с кулачками 23 и 24, а опоры 25 винта и вала установлены на поворотной платформе 26, подвижно соединенной с опорной платформой 27. Последняя закреплена на оси стержня 6 или на оси стержня 28 вилок плечевого и локтевого шарниров с возможностью поворота вокруг указанных осей.

На опорной платформе закреплено зубчатое коническое колесо 29, зацепляющееся с конической шестерней 30, жестко соединенной с валом 31, который снабжен противоположно расположенными полумуфтами с кулачками 32 и 33 и установлен в опорах 34 на поворотной платформе 26. На валах 22 и 31 подвижно установлены прямозубые цилиндрические колеса 35 и 36 с кулачками 37 и 38 на торцах и расположенной между ними кольцевой канавкой для вилок 39 и 40 переключения. Колеса 35 и 36 при перемещении вдоль осей валов могут зацепляться с одним из секторов блока ведущих шестерен, причем сектор 41 имеет один зуб, а сектор 42 - половину полного числа зубьев. Блок ведущих шестерен жестко соединен с ведущим валом 43 и посредством соединительной муфты с тормозом - с мотор-редуктором 44.

Гайка 20 снабжена с двух сторон ползунами опирания, установленными в пазах поворотной платформы 26, а шестерня 30 и колесо 29 конической передачей - ободами 45 и 46, на которых равномерно расположены отверстия 47 для взаимной фиксации последних посредством стопора 48.

В режиме работы манипулятора взаимные положения плечевого 3, локтевого 14 и кистевого 15 шарниров и винта копировального устройства согласованы между собой.

Сменный рабочий орган 49, например для облицовки плоскости штучными элементами 50 с уширенными швами (фиг. 9-10), состоит из матрицы 51, подпружиненно соединенной посредством пружин 52, направляющих 53 и фиксирующих 54 штырей с нажимной плитой 55 и снабженной продольными 56 и поперечными 57 перегородками ячеек 58, расположенных "шов в шов", вразбежку или по диагонали. В перегородках 56 и 57 установлены заподлицо с их торцовой плоскостью направляющие 59 и опорные 60 втулки, причем последние расположены по крайней мере с двух сторон от пересечения перегородок на расстоянии, равном половине удерживающей ветви 61, снабжены клиновыми зажимами 62.

Направляющие втулки 59 расположены в продольных перегородках по крайней мере с двух сторон от пересечения на расстоянии, равном геометрической сумме половины отрезка удерживающей ветви 61 и полного отрезка тяговой ветви 63, соединяющего середину удерживающей ветви и центр пересечения перегородок. С тыльной стороны матрицы 51 между втулками 59 и 60 поперечных перегородок 57 установлены модули удержания элементов в количестве, равном сумме двойных, тройных и четверных пересечений перегородок прямоугольной матрицы.

Модуль удержания состоит из приводного валика 64 с поводком 65 и пальцем 66, жестко соединенного с двумя барабанами меньшего 67 и большего 68 диаметров и установленного над пересечением вдоль оси симметрии поперечной перегородки в опорах 69, расположенных по крайней мере с двух сторон направляющей центральной втулки 59. На одной поверхности меньшего барабана 67 закреплена по крайней мере одна тяговая ветвь 63, с противоположной стороны на поверхности большего барабана 67 - одна удерживающая ветвь 61. Обе ветви соединены между собой узлом 70 со стороны ячеек 58 на расстоянии, равном межцентровому между опорной 60 и центральной направляющей 59 втулками.

На нажимной плите 55 с внутренней стороны параллельно плоскости продольной перегородки над каждым модулем удержания установлена кулиса 71 пальца ролика 72 поводка 65, а с внешней стороны - подпружиненная собачка 73 храповой рейки 74, соединенной с фиксирующим штырем 54, и опора 75 соединения плиты со стержнем 6 передней вилки 5 кистевого универсального шарнира 15. Ячейки 58 выполнены с допуском на заправочные зазоры между штучными элементами и перегородками, а высота последних равна максимальной толщине указанных элементов при изготовлении.

Модуль заправки штучных элементов в матрицу (фиг. 11 - 12) содержит съемную коробчатую раму 76 с кронштейнами 77 крепления к стержню 6 кистевого шарнира 15 и замковый механизм 78 соединения рамы с формирователем 79 стопы штучных элементов. В передней части рамы 76 симметрично ее продольной оси на расстоянии, меньшем половины длины элемента 50, оппозитно друг другу установлены два упруго-эксцентриковых механизма фиксации стопы и два подпружиненных шарнирно-рычажных механизма поштучной выдачи элементов в ячейки 58 матрицы 51.

Каждый механизм фиксации состоит из валика 80, установленного в продольной плоскости, параллельной боковой стенке 81 формирователя с небольшим наклоном в сторону пантографного механизма 12 и снабженного на верхнем конце рукояткой 82, посредине - обрезиненным эксцентриком 83 и консольной пластиной 84, удаленными друг от друга своими торцовыми плоскостями на расстояние, равное толщине штучного элемента, а на нижнем конце - с кривошипом 85 механизма выдачи.

Эксцентрик 83 своей большой осью расположен относительно оси симметрии пластины 84 под углом 0,75 π , а кривошип 85 и рукоятка 82 своими осями симметрии - под углом 1,25 π к указанной оси пластины. Кривошип 85 шарнирно соединены посредством тяги 86 с разноплечим двусторонним рычагом 87, подвижно установленным на палец 88, закрепленный на боковой стенке 89 рамы 76. На коротком плече рычага 87 установлена ось 90 с подвижным роликом 91, а на длинном плече - пружина, соединенная с кривошипом 85. Эксцентрик 83 выполнен с эксцентриситетом, равным разности между ширинами поперечного сечения формирователя 79 и штучного элемента 50, а пластина 84 - с вылетом консоли - не менее одной пятой ширины указанного элемента.

Работа манипулятора для облицовки плоскости выполняется следующим образом.

Формирователь с откалиброванными, сложенными в стопу и замоченными в воде штучными элементами устанавливают на заправочном столе рядом с рабочим органом 49, фиксированным на столе матрицей 51 вверх. С формирователя снимают торцовую стенку и на ее место устанавливают заправочный модуль, фиксируя его положение посредством замкового механизма 78. Проверив вручную действие механизмов заправочного модуля. Формирователь поворачивают в вертикальное положение проемом вниз и устанавливают на конце заправочного стола.

Рабочий орган 49 с фиксированной относительно матрицы нажимной плитой 55 в положение, когда удерживающие ветви 61 расположены вдоль продольных 56 и поперечных 57 перегородок заправляемых ячеек, ориентируют продольными перегородками перпендикулярно плоскости проема помещения так, чтобы крайний поперечный ряд ячеек находился в пределах зоны досягаемости кистевого шарнира 15, а опора 75 - напротив выреза в крышке стола, и фиксируют на последнем. Для заправки матрицы 51 формирователь устанавливают на наиболее отдаленную ячейку кронштейном 77 к проему помещения так, чтобы продольная ось гнезда кронштейна совпадала с аналогичной осью указанной ячейки и соединяют с кронштейном стержня 6 кистевого шарнира 15 манипулятора.

Облицовочный манипулятор, например для облицовки стен, устанавливают в середине помещения, вертикально закрепив посредством механизма 2 распора установочную штангу 1 с двумя параллельными противоположно установленными на ней двухпантографными руками на расстоянии между их плечевыми шарнирами 3, равном полусумме ширин нижнего и верхнего поясов облицовки. В случае облицовки стен с шириной пояса, меньшей высоты дверного проема, обе руки ориентируют на работу в одном поясе с противоположных сторон штанги, а их шарниры 3 располагают как можно ближе к средней линии пояса. В обоих случаях оба предплечных пантографа устанавливают горизонтально и противоположно друг другу так, чтобы продольные оси штоков 8 кистевых шарниров 15 совпали с продольной осью гнезда кронштейна 77 формирователя, установленного на матрицу для заправки, а оба плечевых пантографа в случае заправки матриц каждого рабочего органа на разных высотах, разность которых равна полусумме ширин обоих поясов, располагают на указанных уровнях в горизонтальных параллельных плоскостях под углом к осям кронштейнов α , синус которого равен отношению расстояния, а между штангой 1 и вертикальной продольной плоскостью симметрии первого ряда ячеек матриц 51 к расстоянию 8 между центрами стержней 11 плечевого 3 и локтевого 14 шарниров.

В случае однопоясной облицовки и заправки обоих матриц на уровне средней линии пояса плечевой пантограф верхней руки, сохраняя угол α поворота в плане и горизонтальность предплечного пантографа, наклоняют вниз на угол β наклона к горизонтальной плоскости, косинус которого равен отношению расстояния между осями штоков плечевых шарниров 3 каждой руки c к расстоянию между осями штоков 8 плечевого 3 и локтевого 14 шарниров d указанного пантографа. Для этого отводят нижнюю руку из зоны заправки, верхнюю руку поворачивают в указанную зону, посредством вращения винта 21 собственного модуля вращения предплечный пантограф устанавливают под прямым углом к продольной оси плечевого пантографа и укорачивают его длину, расположив винт параллельно оси, соединяющей кистевой и локтевой шарниры.

Затем посредством вращения винта 2 модуля перемещения плечевого пантографа выдвигают локтевой шарнир 14 сначала на длину, равную b= (a+ e) Sinα, а после - на длину d= b/Sinβ, где e - расстояние между осями стержней 6 и 11 плечевого шарнира, и поворачивают руку против часовой стрелки вокруг штанги 1 на угол α, после чего фиксируют вилку 9 плечевого шарнира 3. После этого поворачивают предплечный пантограф по часовой стрелке вокруг оси стержня 11 локтевого шарнира 14 на угол 90^о -α, фиксируют последний посредством жесткого соединения крайних коромысел 17 механизма переноса с вилками локтевого и кистевого 15 шарниров. В этом промежуточном положении верхняя рука подготовлена к работе на второй высоте заправки, а нижняя рука при выполнении указанных приемов и операций - к работе на первой высоте заправки.

В дальнейшем при фиксированном значении угла α поворота в плане освобождают от фиксации вилку 9 и стержень 6 плечевого шарнира 3, поворачивают последний против часовой стрелки вокруг штанги на прямой угол с одновременным пересоединением на тот же угол крайних коромысел 17 плечевого пантографа и параллельным переносом руки и фиксируют вилку 9 на штанге 1. Затем освобождают от фиксации штоки 8 плечевого 3 и локтевого 14 шарниров, поворачивают вилки 5 вокруг осей на угол 90^о -βотносительно вертикальной оси, причем вилку 5 плечевого шарнира - против часовой стрелки, а вилку 5 локтевого - по ходу стрелки, и фиксируют штоки 8 обоих шарниров 3 и 14. В этом положении верхняя рука подготовлена к работе на первой высоте заправки для облицовки нижнего пояса стен.

С целью увеличения рабочей зоны копирные механизмы предплечных пантографов располагают ниже, как и копирный механизм плечевого пантографа нижней руки, а одноименный механизм верхней руки - выше звеньев несущего пантографа 12.

В положении заправки матрицы 51 стержень 6 кистевого шарнира 15 жестко соединяют с кронштейном 77 рамы 76 модуля заправки посредством центрового штифта. Для этого, повернув поворотную платформу 26 каждого копирного пантографа 13, сначала посредством механизма быстрого, а затем медленного шагового поворота в положение параллельности осей винтов 21 продольной плоскости симметрии заправочного ряда ячеек матрицы и совпадения направлений перемещения центрового штифта стержня 6 и переднего шарнира 19 копирного пантографа в указанной плоскости и фиксировав ее посредством стопора 48, вращают указанные винты, в результате чего плечевой пантограф поворачивается в сторону проема и оба выдвигаются к модулю заправки.

В дальнейшем модуль заправки перемещают совместно с кистевым шарниром 15 вдоль продольного ряда ячеек матрицы посредством включения реверса мотор-редуктора 44. При этом ролики 91 модуля заправки, встречаясь с поперечными перегородками ячеек, поворачивают рычаги 87 назад и вверх до потери контакта роликов с перегородками, в результате чего происходит поворот консольных пластин 84 и эксцентриков 83 на прямой угол, один нижний элемент падает в ячейку, тогда как расположенные над ним в стопе элементы фиксируются в первоначальном положении. После того, как ролики 91 выходят из контакта, а рычаги 87 под действием пружин 92 поворачиваются в обратную сторону и толкают тяги 86, шарнирно соединенные с кривошипами 85, пластины 84 и эксцентрики 83 вращаются в исходное состояние. При этом стопа элементов 50 падает на пластины 84 и удерживается на них до следующей встречи ролика с поперечной перегородкой 57.

После заправки первого ряда ячеек и снятия формирователя с модулем с кистевого шарнира поворотная платформа 26 плечевого пантографа поворачивается против часовой стрелки на угол γ≈ arc Sin[S/2b Cosα) на такой же угол в обратную сторону вокруг штанги 1 вручную поворачивают всю руку, что соответствует перемещению кистевого шарнира перпендикулярно продольным рядам ячеек на шаг S ячеек матрицы. При этом плечевой пантограф фиксируется на вилке 5, а его неповоротная платформа 27 освобождается от фиксации посредством удаления стопора 7 и после осуществления поворота на угол γ операции повторяют в обратном порядке, а затем выдвигают руку в положение заправки следующего ряда ячеек и соединяют с модулем заправки, присоединенным к следующему формирователю стопы штучных элементов.

На этапе подготовки матрицы к транспортировке сектора штучных элементов на укладку рабочий орган 49 с фиксированными стержнями 54 поворачивают в плоскости стола на прямой угол и вокруг поперечного ребра на небольшой угол, достаточный для того, чтобы вывести собачки 72 из уступов 74 и освободить сжатые пружины 52, отодвигающие нажимную плиту 55, которая приводит в движение модули удержания штучных элементов. В результате перемещения нажимной плиты 55 поводок 65 поворачивает барабаны 67 и 68, что сопровождается наматыванием удерживающих 61 и отматыванием тяговых ветвей 63, которые, передвигаясь от перегородок в сторону углов ячеек, фиксируют штучные элементы в ячейках. После этого совмещают соединительные оси опор 75 плиты и вилки 5 кистевого шарнира 15, повернутой вокруг оси штока 8 на указанный выше угол, соединяют их стержнем 6, фиксируют стопором 7 и поворачивают ориентированный в проем рабочий орган с вилкой и стержнем вокруг оси штока 8 на угол, близкий к прямому, а шток фиксируют стопором 10.

В дальнейшем рабочий орган из позиции 3К (фиг. 13) перемещают через проем на позицию 4К посредством вращения винтов 21, предварительно установленных в положение, параллельное продольной плоскости проема, в результате чего предплечный пантограф укорачивается, плечевой - поворачивается вокруг стержня 6 плечевого шарнира 3, а кистевой 15 и локтевой 14 шарниры перемещаются по прямой 3К, 4К - 3Л, 4Л. При облицовке одного пояса двумя руками нижнюю руку с плечевым шарниром 3, освобожденным от фиксации на штанге 1, поворачивают против часовой стрелки на половину оборота или меньше из позиции 4К, 4Л на позицию 5К, 5Л, а затем, фиксировав вилку 9 на штанге, перемещают локтевой 14 и кистевой 15 шарниры посредством вращения винтов 21 на исходную позицию 6Л, 6К и фиксируют предплечный пантограф на штанге 1.

Затем посредством вращения винта 21 предплечного пантографа перемещают кистевой шарнир 15 совместно с рабочим органом параллельно стене на позицию 6К1, а после укладки сектора - на позицию 6К2.

Для перевода рабочего органа в зону облицовки следующей стены (позиция 6К3), перпендикулярной предыдущей, вилку 9 локтевого шарнира 14 освобождают от фиксации, поворачивают предплечный пантограф в положение с позициями 6К3, 6Л, фиксируют указанную вилку и посредством включения механизмов модуля перемещения устанавливают винт 21 указанного пантографа параллельно плоскости обрабатываемой стены, а посредством вращения винта 21 плечевого пантографа перемещают шарнир 15 на позицию 6К3. Аналогично осуществляется перевод рабочего органа на позицию 7К1-10К1.

Верхнюю руку из позиции 4К, 4Л переводят на позицию 11К, 11Л противоположные позициям 6К, 6Л нижней руки, аналогично, но с дополнительным изменением угла наклона β плечевой руки при переходах с позиций 4Л и 13Л на позиции 11Л и 14Л соответственно. При этом руку посредством поворота вокруг штока 8 плечевого шарнира 3 поворачивают вверх ли вниз, увеличивая или уменьшая угол β на величину δ и, фиксировав ее на штоке, удлиняют или укорачивают на величину Δa=Δα/Sin(β±δ) посредством вращения винта 21, установленного в плоскости продольной оси плечевого пантографа, а затем поворачивают предплечный пантограф вокруг штока 8 локтевого шарнира 14 на угол ±δ в горизонтальную плоскость на уровне средней линии пояса облицовки, фиксируют на штоке и посредством механизма вращения поворотной платформы 26 устанавливают винт 21 параллельно обрабатываемой плоскости.

В положении укладки секторов штучных элементов на пояс облицовки, наклоненный при транспортировке в позиции 3К рабочий орган со штучными элементами в матрице 51 и стержнем 11, расположенным параллельно плоскости облицовки в точке позиции 6К1 или 11К1, соединяют с модулем подачи и распределения соединительного материала, например растворонасосом с форсункой, и наносят соединительный материал на тыльную поверхность штучных элементов, уложенных и фиксированных в матрице. После этого рабочий орган устанавливают в положение, когда плоскость матрицы параллельна плоскости симметрии предплечного пантографа, в результате поворота опоры 75 вокруг горизонтально расположенного стержня 6 кистевого шарнира 15, шток которого расположен перпендикулярно указанной плоскости, и фиксируют опору 75.

Затем поворачивают кистевой шарнир вокруг стержня 11 в положение, когда плоскость матрицы рабочего органа расположится параллельно плоскости облицовки, например стены, с последующей фиксацией кистевого шарнира и крайнего коромысла 17 механизма переноса относительно стержня 11. Затем винт 21 посредством поворота платформы 26 устанавливают перпендикулярно плоскости облицовки, фиксируют платформы 26 и 27 и посредством вращения винта 21 перемещают рабочий орган в сторону обрабатываемой стены до момента касания перегородок 57 матрицы с последней. Проверив условия стыковки сектора, перемещают опору 75 рабочего органа до упора, когда собачка 73 зафиксирует положение плиты 55 под уступом 74 фиксирующего стержня 54, и в этом положении фиксируют руку в течение паузы схватывания соединительного состава. Тем временем верхнюю руку поворачивают в сторону проема и устанавливают в положение заправки матрицы и выполняют последовательно этапы заправки, подготовки к транспортировке, транспортировки сектора и укладки на пояс облицовки, аналогично описанным выше, после чего отодвигают кистевой шарнир 15 с рабочим органом нижней руки, модули удержания элементов которого фиксируют удерживающие ветви 61 вдоль перегородок, а узлы 70 - в круге центральной направляющей втулки 59 до тех пор, пока нажимная плита 55 не будет освобождена от фиксации и не отодвинется от матрицы 51, очищают матрицу от остатков соединительного состава и начинают облицовку следующего сектора.

Использование двух двухпантографных рук с универсальными вилочно-штифтовыми плечевым, локтевым и кистевым шарнирами и с копирными пантографами, смонтированными внутри несущих пантографов, расширяет зону обслуживания при относительном уменьшении габаритной и балансирной зоны манипулятора, а также позволяет рабочие операции одной руки совместить с технологической паузой другой, что повышает удобство эксплуатации и производительность облицовки.

Использование в каждом пантографе винта с гайкой в качестве копировального устройства и применение зубчатой коническо-цилиндрической передачи с неполным числом зубьев в качестве механизма изменения положения оси винта относительно опорной оси пантографа уменьшает время вспомогательных операций и увеличивает число механизированных рабочих операций, что повышает производительность и расширяет функциональные возможности манипулятора.

Использование вилочно-штифтовых шарниров с взаимной фиксацией вилок на штифте в качестве соединительных между пантографами и рабочим органом повышает число степеней свободы и число возможных положений соединяемых звеньев, что расширяет функциональные возможности манипулятора.

Использование двухбарабанных двусторонних канатных передач в качестве механизмов удержания штучных элементов в ячейках рабочего органа и движения кистевого шарнира руки в качестве привода позволяет уменьшить толщину перегородок ячеек, увеличить площадь удержания, обеспечить безынерционное освобождение элементов от фиксации, что повышает работоспособность рабочего органа, качество облицовки и уменьшает расход соединительного материала.

Использование контактно управляемого эксцентриково-фрикционного механизма выдачи штучных элементов из стопы в ячейки матрицы в качестве устройства для заправки позволяет автоматизировать операцию заправки рабочего органа, а использование привода модулей перемещения для переноса магазина-формирователя уменьшить время заправки, что повышает производительность.

Формула изобретения

1. ОБЛИЦОВОЧНЫЙ МАНИПУЛЯТОР, содержащий основание в виде тележки со штангой, на которой установлены посредством шарниров механические руки, каждая из которых состоит из сменных основного и вспомогательного рабочих органов и связанных между собой и с рабочими органами посредством шарниров рабочих пантографных систем, имеющих копирные механизмы и приводы перемещения пантографных систем, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения зоны обслуживания и повышения производительности за счет сокращения времени на регулировку положения и заправку рабочего органа, каждый из шарниров, связывающих рабочие пантографные системы со штангой, рабочими органами и между собой, выполнен в виде двух вилок, установленных на дополнительно введенном промежуточном элементе с возможностью их регулировочного поворота относительно его оси, и двух стержней, шарнирно связанных с вилками и имеющих возможность изменения их положения относительно оси штанги, а копирный механизм каждой рабочей пантографной системы выполнен в виде шарнирно связанных между собой и размещенных внутри рабочей пантографной системы двух стержней, концы которых связаны со звеньями рабочей пантографной системы, причем привод перемещения каждой рабочей пантографной системы выполнен в виде двигателя, размещенного на дополнительно введенной платформе, закрепленной с возможностью поворота на одном из стержней шарнира, и зубчатой и винтовой передач, винт последней из которых кинематически связан с двигателем, а гайка связана с шарниром, соединяющим стержни копирного механизма, при этом шарниры, связывающие между собой рабочие пантографные системы, штангу и рабочий орган, связаны друг с другом дополнительно введенной жесткой связью, выполненной в виде двух стоек, установленных с возможностью поворота относительно осей этих стоек, четырех коромысел и четырех шатунов, шарнирно связанных между собой и с соответствующими шарнирами причем концы коромысел связаны с шарнирами рабочей пантографной системы с одной стороны посредством двух стоек, а с другой стороны - посредством двух шатунов, один из которых жестко связан с рабочим органом, а другой - с шарниром, соединяющим пантографные системы одна с другой.

2. Манипулятор по п. 1, отличающийся тем, что основной рабочий орган состоит из матрицы с продольными и поперечными перегородками, фиксирующей плиты, фиксирующих стержней, установленных по краям матрицы, и механизмов удержания облицовочных элементов, выполненных в виде втулок, установленных на продольных и поперечных перегородках, гибких передач, каждая из которых включает два барабана, размещенных на одной оси, и палец, связанный с осью барабана посредством поводка, при этом гибкие элементы гибких передач связаны каждый с барабаном, с втулками и между собой, а каждый поводок связан с фиксирующей плитой.

3. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что основание снабжено распором.

4. Манипулятор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вспомогательный рабочий орган выполнен в виде органов заправки матрицы, каждый из которых состоит из пакетирующей кассеты со съемным механизмом поштучной выдачи облицовочных элементов, установленным на торцевой съемной стенке кассеты и выполненным в виде рамы, валиков с эксцентриками, разделительной пластины и кривошипа, шарнирно соединенного с тягой рычага, на конце которого установлен ролик, взаимодействующий с поперечной перегородкой заправляемой матрицы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16