RU2164860C1 - Устройство типа "рука" для передачи изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при создании устройств, применяемых для выполнения вспомогательных операций при работе машин различного целевого назначения. На подвижном основании, оснащенном механизмом его поворота, смонтирован исполнительный механизм с ведущим звеном и губками для захвата изделий. Механизм поворота представляет собой кулисный механизм, выходное звено которого жестко соединено с подвижным основанием. Ведущие звенья механизма поворота и исполнительного механизма кинематически соединены между собой. Кулисный механизм может быть выполнен в виде кривошипно-кулисного механизма. Длины звеньев данного механизма выбираются из приведенного выражения. В результате обеспечивается упрощение конструкции и повышение производительности устройства. 7 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к комбинированным механизмам со сложным движением выходных звеньев, которые применяются для выполнения вспомогательных операций при работе машин, станков, прессов, устройств различного целевого назначения. Такие манипуляционные механизмы, имитируя определенные движения рук человека, обеспечивают захват изделия (объекта манипулирования), его перемещение из одной позиции в другую и освобождение изделия.

Известно, например, манипуляционное устройство, обеспечивающее захват изделия, его перемещение по дуге окружности и освобождение, содержащее исполнительный механизм с губками для захвата изделий, механизм поворота и гидропривод (Крайнев А. Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. -С. 9 и 10, рис. а - прототип). Данное устройство является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение.

Основным недостатком данного устройства является усложненность привода и малая частота повторения рабочих циклов, т.е. невысокая производительность. Указанный недостаток предопределен наличием отдельных двигателей для механизмов захвата и поворота, а также использованием тихоходного гидравлического привода. Недостаток особенно ощутим при агрегатировании устройства с машинами-автоматами и линиями высокой производительности.

Задачей настоящего изобретения является упрощение привода и повышение производительности устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве типа "рука" для передачи изделий, содержащем комбинированный механизм, выполненный в виде подвижного основания, несущего исполнительный механизм с ведущим звеном и губками для захвата изделий, механизма поворота подвижного основания, включающего ведущее звено, и привода, механизм поворота подвижного основания выполнен в виде кулисного механизма, выходное звено которого жестко соединено с подвижным основанием, а ведущие звенья механизма поворота и исполнительного механизма кинематически соединены между собой.

Кулисный механизм выполнен в виде кривошипно-кулисного механизма с ведущим и выходным звеньями в виде, соответственно, кривошипа и кулисы, а длины звеньев упомянутого механизма выбраны из следующего выражения
(r/d = λ = sin(γ/2)) < 1, (1)
где r - длина кривошипа;
d - расстояние между центрами вращения кривошипа и качания кулисы;
λ - характерный параметр механизма: относительная длина кривошипа;
γ - полный угол размаха кулисы.

Исполнительный механизм выполнен с выходными звеньями, на которых закреплены губки для захвата изделий, ведущее звено исполнительного механизма выполнено в виде двух ведущих кулачков, а оси кулачков и упомянутых выходных звеньев жестко закреплены на подвижном основании.

Кинематическая связь ведущих звеньев механизма поворота основания и исполнительного механизма выполнена в виде шкивов и гибких элементов, при этом шкивы смонтированы на валу кривошипа, на оси качания кулисы и непосредственно на оси ведущих кулачков.

Подвижное основание шарнирно связано с осью качания выходного звена механизма поворота подвижного основания, а жесткое соединение последнего с упомянутым выходным звеном выполнено, по меньшей мере, в двух местах.

Ведущие кулачки и смонтированный на их оси шкив жестко соединены между собой и установлены с возможностью вращения.

К тому же, устройство снабжено плитой с криволинейным пазом и опорным роликом, смонтированным на подвижном основании и расположенным в упомянутом пазу.

Кроме того, шкив, смонтированный на оси качания кулисы, выполнен двухручьевым.

Заявляемое устройство отличается от прототипа сочетанием конструктивных элементов и наличием связи между элементами, обеспечивающей отбор мощности на механизмы поворота основания и захвата изделий от одного электромеханического привода. Предложенная связь конструктивных элементов и взаимное расположение элементов в совокупности обеспечивают возможность быстродействия устройства и соответствующего повышения его производительности по числу рабочих циклов.

Выбор механизма с качающейся кулисой в качестве двигательного и передаточного механизмов для выполнения качательного движения подвижного основания имеет свои преимущества. Механизм, удовлетворяющий выражению (1), может обеспечить размах выходного звена и жестко связанного с ним поворотного основания на угол, близкий к 180^o. Так, для значений λ, равных, например, (0,7), (0,8) и (0,98), соответственно будем иметь угол поворота основания 89, 107 и 168^o. Это расширяет возможности для использования устройства на операциях передачи при увеличенном расстоянии между позициями выдачи и приема изделий.

Кроме того, благоприятно, что при увеличении угла размаха увеличивается коэффициент соотношения интервалов прямого и обратного ходов выходного звена. Так, при λ = 0,7 коэффициент соотношения интервалов составит K = (360^°-2arcsinλ)/2arcsinλ ≈ 3, а при λ = 0,9 будем иметь K = 6,2. Это означает, что максимальная скорость в интервале прямого хода будет меньше, чем при обратном ходе, соответственно в 3 и 6,2 раза. Уменьшение скорости в интервале прямого хода, т.е. при передаче технологической нагрузки, способствует уменьшению энергозатрат на реализацию процесса передачи изделий.

Преимущества кулачкового механизма захвата изделий заключаются в том, что выходные звенья таких механизмов и жестко связанные с ними рабочие губки могут в зависимости от профиля кулачков совершать движение по любому заданному закону. Это позволяет, в зависимости от формы и массы изделия, принять тот или иной наиболее предпочтительный закон движения губок. Важно и то, что, варьируя сочетание профилей ведущих кулачков, можно обеспечить движение каждой губки по своему закону. Последнее расширяет технологические возможности устройства. Механизм захвата изделий в предлагаемом конструктивном исполнении может эффективно выполнять операции захвата, перемещения и освобождения объекта манипулирования.

Гибкая связь между механизмом поворота основания и исполнительным механизмом с губками для захвата изделий обеспечивает синхронность движения их ведущих звеньев и упрощает отбор мощности от одного электромеханического привода.

Шарнирная связь подвижного основания с осью качания выходного звена механизма поворота основания и его жесткое соединение с выходным звеном, как минимум в двух местах, обеспечивают жесткость соединения, исключают упругие деформации выходного звена и непосредственно основания. Это повышает точность функционирования устройства.

Жесткое соединение ведущих кулачков между собой и со шкивом упрощает установку кулачков с учетом фазовых углов и надежно обеспечивает синхронность их движения.

Наличие опорного ролика на подвижном основании уменьшает консоль в креплении основания относительно оси его качания, что способствует уменьшению упругих деформаций основания, возникающих в процессе работы устройства при значительных массах объектов манипулирования. В результате, повышается жесткость основания и точность функционирования устройства.

Выполнение шкива, смонтированного на оси качания кулисы, двухручьевым дает возможность размещать гибкие элементы кинематической связи в параллельных плоскостях. Это уменьшает число шкивов и упрощает конструкцию устройства. Применение двухручьевого шкива в предлагаемом устройстве является предпочтительным и в плане компоновки, технологичности сборки и разборки, условий эксплуатации.

На чертеже представлено устройство типа "рука" для передачи изделий, кинематическая схема.

Устройство содержит подвижное основание 1, несущее исполнительный механизм 2 с губками 3 для захвата изделий, механизм 4, который обеспечивает возвратно-поворотное движение основания 1, и привод 5.

Механизм 4 включает подвижно связанные кривошип 6, выходное звено 7 и стойку 8, при этом с выходным звеном жестко соединено подвижное основание 1, шарнирно связанное с осью 9 качания выходного звена. Длины звеньев механизма соответствуют выражению (1).

Ведущее звено исполнительного механизма 2 выполнено в виде двух ведущих кулачков 10 и 11, на выходных звеньях 12 и 13 механизма закреплены губки 3 для захвата изделий, при этом кулачки и выходные звенья смонтированы соответственно на осях 14 и 15, жестко закрепленных на основании 1.

Кинематическая связь кривошипа 6 механизма 4 и кулачков 10 и 11 исполнительного механизма 2 содержит шкивы 16, 17 и 18, смонтированные соответственно на валу 19 кривошипа 6, на оси 9 качания выходного звена 7 и на оси 14 вращения кулачков, и гибкие элементы 20 и 21 для передачи вращения по схеме: вал 19 кривошипа - шкив 17 - шкив 18, жестко соединенный с ведущими кулачками.

На подвижном основании 1 смонтирован опорный ролик 22 для взаимодействия с криволинейным пазом 23 плиты 24. Вал 19 кривошипа 6 связан с электромеханическим приводом 5.

Устройство типа "рука" для передачи изделий работает следующим образом.

При работе привода 5 вал 19 с закрепленным на нем кривошипом 6 совершает вращательное движение, которое преобразуется в возвратно-поворотное движение выходного звена 7, состоящее из рабочих и холостых ходов. Синхронно с выходным звеном 7 возвратно-поворотное движение совершает основание 1, несущее исполнительный механизм 2.

Вращение вала 19 посредством шкивов 16, 17, 18 и гибких элементов 20 и 21 передается ведущим кулачкам 10 и 11. При вращении кулачков выходные звенья 12 и 13 механизма 2 совершают поворотные движения с выстоями заданной продолжительности, при этом губки 3 выполняют аналогичные поворотные движения и выстои.

Началу рабочего хода устройства соответствует его положение в позиции загрузки изделий, при котором выходное звено 7 механизма 4 и основание 1 находятся в крайнем положении, соответствующем границе интервалов рабочего и холостого ходов. При этом губки 3 раскрыты для приема и последующего захвата изделия.

По завершении рабочего хода губки 3 разжимаются и перестают удерживать изделие, переданное из одной позиции в другую. При выполнении холостого хода устройства положение губок (разжаты, сжаты) зависит от профилей ведущих кулачков 10 и 11.

При работе устройства ролик 22 взаимодействует с криволинейным (дугообразным) пазом 23 плиты 24, исключая прогиб и вибрации основания 1.

Губки 3, закрепленные на выходных звеньях 12 и 13 исполнительного механизма 2, могут совершать поворотные движения относительно оси 15 и выстои заданной продолжительности одновременно или последовательно со смещением во времени. Этим обеспечивается возможность выбора закона движения губок, предпочтительного для передаваемых изделий.

Выполнение устройства для передачи изделий в виде совокупности кинематически связанных кулисного механизма с качающимся выходным звеном и кулачкового механизма с двумя ведущими кулачками, работающих от общего электромеханического двигателя, упрощает конструкцию привода и обеспечивает возможность для повышения производительности.

Claims (8)

1. Устройство типа "рука" для передачи изделий, содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде подвижного основания, несущего исполнительный механизм с ведущим звеном и губками для захвата изделий, механизма поворота подвижного основания, включающего ведущее звено, и привода, отличающееся тем, что механизм поворота подвижного основания выполнен в виде кулисного механизма, выходное звено которого жестко соединено с подвижным основанием, а ведущие звенья механизма поворота и исполнительного механизма кинематически соединены между собой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кулисный механизм выполнен в виде кривошипно-кулисного механизма с ведущим и выходным звеньями в виде соответственно кривошипа и кулисы, а длины звеньев упомянутого механизма поворота выбраны из следующего выражения:
(r/d = λ = sin(γ/2)) < 1,
где r - длина кривошипа;
d - расстояние между центрами вращения кривошипа и качания кулисы;
λ - характерный параметр механизма: относительная длина кривошипа;
γ - полный угол размаха кулисы.

3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что исполнительный механизм выполнен с выходными звеньями, на которых закреплены губки для захвата изделий, ведущее звено исполнительного механизма выполнено в виде двух ведущих кулачков, а оси кулачков и упомянутых выходных звеньев жестко закреплены на подвижном основании.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что кинематическая связь ведущих звеньев механизма поворота основания и исполнительного механизма выполнена в виде шкивов и гибких элементов, при этом шкивы смонтированы на валу кривошипа, на оси качания кулисы и непосредственно на оси ведущих кулачков.

5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что подвижное основание шарнирно связано с осью качания выходного звена механизма поворота подвижного основания, а жесткое соединение последнего с упомянутым выходным звеном выполнено, по меньшей мере, в двух местах.

6. Устройство по любому из пп.4 или 5, отличающееся тем, что ведущие кулачки и смонтированный на их оси шкив жестко соединены между собой и установлены с возможностью вращения.

7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что оно снабжено плитой с криволинейным пазом и опорным роликом, смонтированным на подвижном основании и расположенным в упомянутом пазу.

8. Устройство по любому из пп.4 - 7, отличающееся тем, что шкив, смонтированный на оси качания кулисы, выполнен двухручьевым.