Робототехническая технологическая установка

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологическим устройствам для обработки деталей сложной формы (шлифование, резка, напыление, лазерная обработка). Робототехническая установка содержит основание 1, с размещенными на нем устройством для установки обрабатывающего инструмента 20 и устройством для установки обрабатываемого изделия 16. Последнее содержит начальное звено 20, сопряженное вращательной парой 3 с основанием , конечное звено 2, сопряженное вращательной парой 3 с основанием, конечное звено 4 и два промежуточных звена 5, сопряженных, соответственно, с начальным звеном, с конечным звеном и между собой вращательными парами 6 с параллельными осями. Имеется шесть приводов вращательного перемещения, один из которых установлен во вращательной паре, сопрягающей основание и начальное звено устройства для установки обрабатываемого изделия. Четвертый и пятый приводы установлены, соответственно, во вращательных парах, сопрягающих начальное и конечное звенья устройства для установки обрабатывающего инструмента 20 с основанием, а шестой привод установлен на промежуточном эвене указанного устройства и жестко связан с обрабатывающим инструментом, при этом ось указанного шестого привода расположена под углом к осям вращательных пар устройства для установки обрабатывающего инструмента. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологическим устройствам для обработки деталей сложной формы, например, лопаток авиационных двигателей, обработка может заключаться во фрезеровании, шлифовании, полировании и т.д.

Известен многоцелевой станок, содержащий основание, размещенное на нем устройство для установки обрабатывающего инструмента и устройство для установки обрабатываемого изделия, содержащее начальное звено, сопряженное с основанием, и конечное звено, на которых установлены приводы (см. Технология машиностроения, специальная часть. Учебник для ВТУЗов / Гусев А.А. Ковальчук Е.Р. Колесов И.М. и др. -М. Машиностроение, 1986, с.237).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в нем звенья связаны поступательными кинематическими парами, требующими больших затрат металла, имеющими склонность к перекосам и заклиниваниям и отличающимися невысокой надежностью и высокой стоимостью, кроме того, указанное устройство не дает возможности перемещать обрабатываемое изделие и обрабатывающий инструмент друг относительно друга по шести координатам с достаточной протяженностью относительных перемещений.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому объекту по совокупности признаков является робототехническая технологическая установка, включающая основание, размещенное на нем устройство для установки обрабатывающего инструмента и устройство для установки обрабатываемого изделия, содержащее начальное звено, сопряженное вращательной парой с основанием, конечное звено и два промежуточных звена, сопряженные, соответственно, с начальным звеном, с конечным звеном и между собой вращательными парами с параллельными осями, шесть приводов вращательного перемещения, один из которых установлен во вращательной паре, сопрягающей основание и начальное звено устройства для установки обрабатываемого изделия, второй привод установлен на одном из промежуточных звеньев указанного устройства, третий привод установлен на конечном звене устройства для установки обрабатываемого изделия (см. Управление технологическими роботами и гибкими модулями / Афонин В. Л. Ковалев В.Е. Колодезев С. В. и др. -М: Наука 1992, с.17).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известной установки, принятой за прототип, относится то, что в ней устройство для установки обрабатываемого изделия выполнено в виде робота с шестью степенями свободы и открытой кинематической цепью, при этом имеет место нежесткая конструкция указанного устройства, малая грузоподъемность и нагрузочная способность, что обуславливает невысокие точность, надежность и технологические возможности устройства-прототипа.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении нагрузочной способности, точности, надежности робототехнической установки за счет того, что степени свободы, распределяются между устройством для установки обрабатываемого изделия и устройством для установки обрабатывающего инструмента, кроме того, оба устройства выполнены в виде замкнутых кинематических цепей, что повышает точность, надежность, нагрузочную способность.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявленного изобретения, заключается в том, что обеспечивается возможность различной технологической обработки изделия обрабатывающим инструментом за счет взаимного движения указанных объектов при высокой точности, надежности и нагрузочной способности.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной робототехнической технологической установке, включающей основание, размещенное на нем устройство для установки обрабатываемого инструмента и устройство для установки обрабатываемого изделия, содержащее начальное звено, сопряженное вращательной парой с основанием, конечное звено и два промежуточных звена, сопряженные, соответственно, с начальным звеном, с конечным звеном и между собой вращательными парами с параллельными осями, шесть приводов вращательного перемещения, один из которых установлен во вращательной паре, сопрягающей основание и начальное звено устройства для установки обрабатываемого изделия, второй привод установлен на одном из промежуточных звеньев указанного устройства, третий привод установлен на конечном звене устройства для установки обрабатываемого изделия, новым является то, что устройство для установки обрабатывающего инструмента выполнено в виде начального и конечного звеньев, сопряженных с основанием вращательными парами с параллельными осями, двух промежуточных звеньев, сопряженных, соответственно, с начальным звеном, конечным звеном и между собой вращательными парами с осями, параллельными осям вращательных пар, сопрягающих с основанием начальное звено и конечное звено устройства для установки обрабатывающего инструмента, причем конечное звено устройства для установки обрабатываемого изделия сопряжено с основанием вращательной парой с осью, параллельной осям вращательных пар, сопрягающих промежуточные звенья устройства для установки обрабатываемого изделия, соответственно, с начальным звеном, конечным звеном и между собой, ось вращательной пары устройства для установки обрабатываемого изделия, сопрягающей начальное звено с основанием, расположена параллельно оси вращательной пары, сопрягающей конечное звено устройства для установки обрабатываемого изделия с основанием, и осям вращательных пар устройства для установки обрабатывающего инструмента, ось второго привода, установленного на промежуточном звене устройства для установки обрабатываемого изделия, расположена параллельно осям вращательных пар указанного устройства, при этом указанный второй привод жестко связан с обрабатываемым изделием, третий привод, установленный на конечном звене устройства для установки обрабатываемого изделия, расположен во вращательной паре, сопрягающей конечное звено указанного устройства с основанием, четвертый привод и пятый привод установлены, соответственно, во вращательных парах, сопрягающих начальное и конечное звенья устройства для установки обрабатывающего инструмента с основанием, шестой привод установлен на промежуточном звене указанного устройства и жестко связан с обрабатывающим инструментом, а ось указанного шестого привода расположена под углом к осям вращательных пар устройства для установки обрабатывающего инструмента.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние именно таких дополнений: замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ею наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала; создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого объекта и связей между ними.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже представлена схема заявленного устройства, где изображен вид установки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Установка содержит основание 1, размещенное на нем устройство для установки обрабатывающего инструмента 20 и устройство для установки обрабатываемого изделия 1б, содержащее начальное звено 2, сопряженное вращательной парой 3 с основанием 1, конечное звено 4 и два промежуточных звена 5, сопряженных, соответственно, с начальным звеном 2, с конечным звеном 4 и между собой вращательными парами 6 с параллельными осями, шесть приводов вращательного перемещения, один из которых 7 установлен во вращательной паре 3, сопрягающей основание 1 и начальное звено 2, второй привод установлен на одном из промежуточных звеньев 5, третий привод 9 установлен на конечном звене 4. Начальное 2 и конечное 4 звенья можно поменять местами. Устройство для установки обрабатывающего инструмента 20 выполнено в виде начального 10 и конечного 11 звеньев, сопряженных с основанием 1 вращательными парами 12 с параллельными осями, двух промежуточных звеньев 13, сопряженных, соответственно, с начальным звеном 10, конечным звеном 11 и между собой вращательными парами 14 с осями, параллельными осям вращательных пар 12, сопрягающих с основанием 1 начальное звено 10 и конечное звено 11. Начальное 10 и конечное 11 звенья можно поменять местами. Конечное звено 4 устройства для установки обрабатываемого изделия 16 сопряжено с основанием 1 вращательной парой 15 с осью, параллельной осям вращательных пар 6, ось вращательной пары 3 расположена параллельно оси вращательной пары 15 (и пар 6) и под углом к осям вращательных пар 12,14. Этот угол может быть прямым, целесообразно его варьировать в пределах 20 90 градусов в зависимости от задачи, ось второго привода 8 расположена параллельно осям вращательных пар 3,6,15. Привод 8 жестко связан с обрабатываемым изделием 16. Третий привод 9 расположен во вращательной паре 15. Четвертый и пятый приводы 17,18 установлены во вращательных парах 12, сопрягающих начальное 10, конечное 11 звенья с основанием 1. Шестой привод 19 установлен на промежуточном звене 13 и жестко связан с обрабатывающим инструментом 20, а ось привода 19 расположена под углом к осям вращательных пар 12,14. Этот угол может быть прямым. Его целесообразно варьировать в пределах 20 90 градусов.

Установка работает следующим образом. Для взаимного перемещения срабатывающего инструмента 20 и обрабатываемого изделия 16 приводы вращательного перемещения 7,9,17,18 перемещают относительно основания 1 звенья 2,4,10,11, воздействуя на них через вращательные пары 3,15,12. Звенья 2,4,10,11, воздействуя на промежуточные звенья 5 и 13 через вращательные пары 6 и 14, обуславливают движение звеньев 5 и 13. Вместе со звеньями 5 и 13 перемещаются приводы вращательного перемещения 8 и 19, которые непосредственно перемещают, соответственно, обрабатываемое изделие 16 и обрабатывающий инструмент 20. Тем самым достигается относительное перемещение обрабатываемого изделия 16 и обрабатывающего инструмента 20 по шести координатам, необходимое для различных технологических операций.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно, в машиностроении, в частности, в механизмах для электронной техники; для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов; средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Формула изобретения

Робототехническая технологическая установка, включающая основание, размещенные на нем устройство для установки обрабатывающего инструмента и устройство для установки обрабатываемого изделия, выполненное в виде многозвенного манипулятора, содержащего начальное, промежуточное и конечное звенья, шарнирно и последовательно сопряженные между собой и с приводами их вращательного перемещения, отличающаяся тем, что манипулятор для обрабатываемого изделия снабжен вторым промежуточным звеном, шарнирно связанным со смежными звеньями, начальное и конечное звенья этого манипулятора шарнирно сопряжены с основанием посредством приводов вращательного перемещения, причем оси приводов и шарниров этого манипулятора параллельны между собой, а устройство для установки обрабатывающего инструмента выполнено также в виде многозвенного манипулятора, аналогичного манипулятору для обрабатываемого изделия, причем оси приводов, кроме привода одного звена, и шарниров этого манипулятора перпендикулярны осям приводов и шарниров манипулятора для обрабатываемого изделия, при этом каждый манипулятор имеет три привода.

РИСУНКИ

Рисунок 1