Робототехнический сборочно-сварочный комплекс

Робототехнический сборочно-сварочный комплекс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехническим комплексам сборки-сварки. Цель изобретения - повышение производительности и расширение технологических возможностей комплекса. Он снабжен сборочно-сварочной станцией 1, выполненной в виде куба, гранями которого являются кольцевые направляющие для роботов. Базовое изделие в спутнике поступает из веерного магазина 4 в позиционер 12, выполненный в виде рамы и размещенный внутри станции 1 посредством кареток, установленных на кольцевых направляющих. Сборка-сварка базового изделия происходит во время вращения позиционера 12 по кольцевым направляющим или во время его остановки в различных положениях с помощью рук роботов. Одни руки при этом захватывают из магазинов комплектующие изделия и стыкуют их с базовым, а другие сварочными клещами приваривают их, а также производят сварку базового изделия. На дуговых или кольцевых направляющих магазинов для комплектующих изделий также установлены руки, которые могут переносить эти изделия из магазина и стыковать их с базовым. Руки со схватами и сварочными клещами сборочно-сварочной станции 1 установлены на каретках. Одни каретки перемещаются по кольцевым направляющим станции, другие - по прямолинейным направляющим диагональных, кордовых или радиусных балок, которые своими концами также закреплены на каретках, перемещающихся в свою очередь по кольцевым направляющим. 12 з.п. ф-лы, 23 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

EuN

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4316152/25-08 (22) 12.10.87 (46) 23.01.90. Бюл. № 3 (72) .В.А.Смирнов и А.А.Смирнов (53) 62-229.6(088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 3506314, кл. В 23 К 37/04, 1986. (54) РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЙ СБОРОЧНΠ†СВАРОЧНЫЙ КОМПЛЕКС (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехническим комплексам сборки-сварки. Цель изобретения — повышение производительности и расширение технологических возможностей комплекса. Он снабжен сборочно-сварочной станцией 1, выполненной в виде куба, гранями которого являются кольцевые направляющие для роботов. Базовое изделие в спутнике поступает из веерного магазина 4 в позиционер 12, выполненный в виде рамы и размещенный внутри станции 1 посредством кареток, установленных на кольцевых направляющих.

„„SU„„1537475 А 1 (51)5 В 23 Q 41/02, В 23 К 37/04

Сборка-сварка базового изделия происходит во время вращения позиционера

12 по кольцевым направляющим или во время его остановки в различных положениях с помощью рук роботов. Одни руки при этом захватывают из магазинов комплектующие изделия и стыкуют их с базовым, а другие сварочными клещами приваривают их, а также производят сварку базового изделия. На дуговых или кольцевых направляющих магазинов для комплектующих изделий также установлены руки, которые могут переносить эти изделия из магази— на и стыковать их с базовым. Руки со схватами и сварочными клещами сбороч- с но-сварочной станции 1 установлены на каретках. Одни каретки перемещаются по кольцевым направляющим станции, другие — по прямолинейным направляющим диагональных, кордовых или радиусных балок, которые своими концами также закреплены на каретках, перемещающихся в свою очередь по кольце- р вым направляющим. 12 з.п.ф-лы, 23 ил. в©

1537475

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехническим комплексам сборки-сварки, Цель изобретения — повышение произ5 водительности и расширение технологических возможностей комплекса.

На фиг. 1 представлен робототехнический комплекс, общий вид, на фиг.2вид А на фиг. 1, в робо то технический 10 комплекс входит один магазин; на фиг.3 — то же, в робототехнический комплекс наряду с составными частями на фиг.l входит второй магазин (верхние крышки в магазинах и накопителях условно не показаны); на фиг,4-9— взаимное соединение кольцевых направляющих станций, образующих куб, на которых базируются степени подвижности сварочно-сборочных рук и позицио- 20 нера; на фиг.10 — кинематическая схема позиционера, входящего в состав сборочно-сварочной станции; на фиг,ll15 — кинематические схемы промышленных роботов, входящих в состав сбо- 25 рочно-сварочной станции, кольцевые направляющие которых образуют стороны куба станции; на фиг.lб — кинематическая схема, робота, на фиг.17 — робототехнический комплекс, у которого на 30 входе и выходе станции установлены роботы, изображенные на фиг.lб (верхние крышки в магазинах и накопителях условно не показаны), вид сверху; на фиг.18 — базирующая рама позиционера;

° на фиг. 19 — вид Б на фиг. 18; на фиг.20— разрез В-В на фиг. 18; на фиг. 21 — базирующая рама позиционера с зафиксированным" в ней спутником с боковинои кузова; на фиг. 22 — соединение радиусных балок робота, изображенного на фиг.14; на фиг. 23 — фрагмент робота, изображенного на фиг.16.

Робототехнический комплекс содержит сборочно-сварочную станцию 1, магази- 45 ны 2-5. Сборочно-сварочная станция 1 выполнена в форме куба, стороны которого образуют кольцевые направляющие

6 для роботов 7-10 и кольцевые направляющие 11 для позиционера 12. В сборочно-сварочной станции 1 к кольцевым направляющим 11 позиционера 12 могут быть пристыкованы трубчатые оболочки

13 роботов 14. Продольная ось позиционера 12 в станции 1 расположена го5 ризонтально, а кольцевые направляющие 11 расположены на противоположных сторонах станции 1. В.позиционер

12 наряду с кольцевыми направляющими

11 входят также сегментные каретки

15, сидящие на направляющих 11, жестко связанные с базирующими рамами 16, причем каждая базирующая рама 16 жестко связана с двумя сегментными каретками 15, установленными на ее концах, а также снабжена приводом 17. В каждой сегментной каретке 15 установлены зубчатые колеса 18, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами 19, сидящими на направляющих 11. Промежуточные валы 20 связывают зубчатые ко-. леса 18 сегментных кареток 15, принадлежащих одной базирующей раме 16. Приводы 17 связаны с зубчатыми колесами

18, На базирующих рамах 16 установлены силовые цилиндры 21 и фиксаторы

22. На штоках 23 цилиндров 21 установлены прихваты 24. Фиксаторы 22 содержат шарики 25 и пружины 26. Парал-, лельно продольной оси позиционера 12 установлены направляющие 27 с продольными канавками 28 радиусной формы. В направляющих 27 перпендикулярно канав.— кам 28 выполнены пазы 29, в которых сидят прихваты 24. В базирующих рамах

16 устанавливаются спутники 30, которые прижимаются к опорным платикам

31 цилиндрами 21. В спутнике 30 установлена боковина кузова 32.

Робот 7 образован кольцевой направляющей 6, диагональной балкой 33, сидящей на сегментных каретках 34, при этом на диагональной балке 33 установлены каретки 35 с закрепленными на них руками 36.

Робот 8 образован кольцевой направляющей 6, сегментными каретками 34 с установленными на них руками 36.

Робот 9 образован кольцевой направляющей 6, диагональной 33 и хордовыми 37 балками. Балки 33 и 37 установлены на сегментные каретки 34.

На балках 33 и 37 установлены каретки 35 с руками 36, Робот 10 образован кольцевой направляющей 6, радиусными балками 38 и

39, одиным концами установленными на сегментных каретках 34, а другими— на оси 40, сидящей в. диагональной стяжке 41, закрепленной в кольцевой направляющей 6, причем ось 40 расположена в центре кольцевой направляющей 6. Кольцевая направляющая 6 установлена в кольцевом основании 42. На радиусных балках 38 и 39 установлены каретки 35 с руками: 36, Балки 38 и

39 на оси 40 установлены посредством

1537475

5 подшипников 43. Робот 44 является разновидностью робота 9, в котором отсутствует диагональная балка 33.

Робот 14 образован трубчатой обо-.

5 лочкои 13, внутри которой установлены продольные балки 45 с сидящими на них каретками 35 и руками 36. В трубчатой направляющей 13 выполнен дуговой паз 46, в котором установлена каретка 47 с закрепленными на ней руками 36.

Магазин 2 содержит обойму 48 кольцевой формы, сидящую на колоннах 49.

Внутри обоимы 48 расположен лоток-пе- )5 рекладчик 50 с тремя степенями подвижности. В ячейках 51 обоймы 48 установлены контейнеры 52 с деталями

53. На колоннах 49 сидят каретки 54, на которых закреплена дуговая балка

55 с каретками 56 и руками 57. Магазин 3 содержит обойму 58 цилиндрической формы с ячейками 59 в которые установлены контейнеры 60, колонны 61, на которых при помощи кареток 62 ус- 25 тановлены кольцевые балки 63 с лотком-подавателем 64, имеющим две степени подвижности, и каретками 65 с руками 66. Контейнеры 60 заполнены деталями 67. 30

Магазин 4 содержит спутники 30 с установленными в них боковинами кузова

32, а сами спутники 30 установлены в веерной обойме 68, сидящей на оси

69 с одной степенью подвижности, и транспортное устройство 70. Магазин

5 содержит веерную обойму 71, сидящую на оси 72 с одной степенью подвижности, и транспортное устройство 73.

Робототехнический комплекс, изображенный на фиг.17, содержит сборочно-сварочную станцию 74, в которой вместо позиционера 12 используются роботы 14, внутри которых находится 45 шаговый транспортер 75 с кузовом 76.

На руках 36 установлены клещи 77 или захваты 78. На руках 57 и 66 установлены захваты 79. В кольцевых направляющих 11 позиционеров на сегментных каретках 80 установлены диагональные балки 81 с каретками 82, руками 83, клещами 84.

Робототехнический комплекс работает следующим образом.

Работой степеней подвижности роботов 7-10, 14, 44 позиционера 12, магазинов 2-5, транспортера 75 управляет система управления.

Робототехнический комплекс, изображенный на фиг.1 и 2, работает следующим образом.

Грузоподьемное транспортное устройство устанавливает веерную обойму 68 с сидящими в ней спутниками 30 с боковинами кузова 32 на ось 69 магазина

4, при этом в позиционере 12 базирующая рама 16 устанавливается напротив спутника 30. Устройство 70 перемещения перемещает спутник 30 в базирующую раму 16. Спутник 30 базируется в направляющих 27 и фиксируется фиксаторами 22, В силовых цилиндрах 21 штоки 23 с прихватами 24 перемещаются и прижимают спутник 30 к опорным платикам 31. После этого место первой базирующей рамы 16 занимает вторая базирующая рама 16. Устройство 70 перемещения занимает исходное положение, веерная обойма поворачивается на один шаг, устройство 70 перемещения перемещает спутник 30 в базирующую раму 16.

Происходит установка спутника 30 в базирующей раме 16, описанная выше.

Начинают работать приводы !7, вращаются шестерни 18 с промежуточными валами 20. При этом сегментные каретки

15 вместе с базирующими рамами 16, приводами 17, шестернями 18, промежу точными валами 20 перемещаются в кольцевых направляющих 11 позиционера 12.

При этом базирующие рамы 16 со спутниками 30 и боковинами кузова 32 перемещаются около роботов 7-10.

Клещи 77 рук 36 производят сварку боковины кузова 32. Сварка боковины кузова 32 производится как во время перемещения базирующих рам 16, так и при неподвижном их положении относительно роботов 7-10 в сборочносварочной станции 1. При этом бокови-: на кузова сваривается сразу несколькими клещами 77 рук 36 роботов ?-10.

Совершив полж и оборот в позиционере

12, боковина кузова 32 проходит полный цикл сварки клещами .77 разного типоразмера. Для совершения полного цикла сварки к боковине кузова 32 должен быть приварен ряд деталей 53, 67.

В магазине 2 перекладчик 50 вынимает из ячеек 51 обоймы 48 контейнера 52 с деталями 53 и устанавливает их в ячейки.51, обращенные к сборочно-сварочной станции 1, при этом пустые контейнеры 52 устанавливаются HB место полных..1537475

В магазине 3 контейнеры 60 с деталями 67 устанавливаются на лотки 64 в ячейки 59 обоймы 58, обращенные к сборочно-сварочной станции 1. Пустые контейнеры 60 устанавливаются в ячейки 59 на место полных контейнеров. Руки 57 и 66., установленные на каретках

56, 65, захватами 79 захватывают детали 53, 67 и перемещают их и стыкуют !О к боковине кузова 32. Руки 36 роботов

7-10 клещами 77 приваривают детали

53 и 67 к боковине кузова 32. Другие руки 36 роботов 7-10 захватами 78 захватывают детали 53 и 67, вынимают их из контейнеров 52 и 60,, перемещают их и стыкуют с боковиной кузова 32, при этом другие руки 36 клещами 77 производят сварку деталей 53 и 67 с боковиной кузова 32.

В магазине 2 руки 57 могут перемещаться по дуговой балке 55, а дуговая балка 55 — по колоннам 49. В магазине

3 руки 66, лоток 64 могут перемещаться по кольцевым балкам 63, а кольцевые25 балки 63 — по колоннам 61. После опорожнения всех контейнеров 52 и 60 обоймы 48 и 58 снимаются с осей магазинов

2 и 3, а на их место устанавливаются другие обоймы 48 и 58 с полными кон- 30 тейнерами 52, 60.

После совершения полного оборота в позиционере 12 боковина кузова 32 пройдет полный курс сварки, базирующая рама 16 займет первоначальное по- 35 ложение в позиционере 12. Спутник 30 располагается напротив устройства 70 перемещения магазина 4. Устройство 70 перемещения выдвигается, захватывает спутник 30, при этом силовые цилинд- 40 ры 21 перемещают прихваты 24, последние отходят от спутника 30 и освобождают его. Устройство 70 перемещения задвигает спутник 30 с боковиной кузова 32 в веерную обойму 68, которая поворачивается на один шаг. После этого процесс установки спутника ЗО с боковиной кузова 32 в базирующую раму 16 повторяется и производится сварка боковины кузова 3? в соответствии 50 с описанным процессом.

Таким образом, при работе робототехнического комплекса происходит съем спутников ЗО с боковинами кузова 32 с веерной обоймы 68 и установка в веерную обойму 68 спутников 30 со сваренными боковинами кузова 32. После того как в веерной обойме 68 все спут1 ники 30 будут со сваренными боковинами кузова 32, грузоподъемное транспортное устройство снимает веерную обойму 68 с оси 69 и устанавливает на ось 69 новую веерную обойму 68 с боковинами кузова 32.

Робототехнический комплекс, изображенный на фиг.3, работает следующим образом.

Робототехнический комплекс на фиг.3 отличается от робототехнического комплекса, изображенного на фиг.1 и 2, наличием магазина 5. Устройство и принцип работы магазинов 4 и 5 одинаковы. Загрузка спутника 30 с боковиной кузова 32, сварка боковины кузова 32 в сборочно-сварочной станции 1, взаимодействие сборочно-сварочной станции 1 с магазинами 2 и 3 происходят идентично описанной работе робототехнического комплекса, изображенного на фиг.1 и 2. Отличие закключается в том, что съем спутника

30 со сваренной боковиной кузова 32 происходит не в магазин 4, а в магазин 5.

Применение магазина 5 позволяет повысить производительность робототехнического комплекса эа счет сокращения времени на замену спутников 30 в базирующей раме 16 поэиционера 12.

Съем спутника 30 со сваренной боковиной кузова 32 в магазин 5 и установка спутника 30 с боковиной кузова

32, предназначенной для сварки иэ магазина 4, происходят одновременно, т.е. спутник 30 магазина 4 как бы вытесняет спутник ЗО из базирующей рамы 16 в магазин 5.

Для осуществления этого одновременно с работой магазина 4 выдвигается транспортное устройство 73 магазина 5, захватывает спутник 30 со сваренной боковиной кузова 32 и перемещает ее в веерную обойму 71. Веерная обойма 71 поворачивается на оси

72 и вновь оказывается подготовленной к приему из позиционера 12 спутника 30 со сваренной боковиной кузова 32.

Робототехнический комплекс, изоб" раженный на фиг,17, работает следующим, образом.

Робототехнический комплекс, изображенный на фиг.17, отличается от робототехнического комплекса, изображенного на фиг.1 и 2, отсутствием ма" газинов 4 и 5, конструкцией сборочносварочной станции 1, а также выполнением транспортного средства в виде

1537475 шагового транспортера 75. В сборочносварочной станции 1 вместо позиционера 12 используются роботы 14, образующие оболочек 13 которых стыку5 ются с противоположными направляющими ll. Транспортер 75 пропущен внутри сборочно-сварочной станции 1, входит через один робот 14, а выходит через другой робот 14. 10

Работа магазинов 2 и 3, кольцевых роботов 7-10 аналогична работе в робототехническом комплексе, изображенном на фиг.1 и 2. Кузова 76, установленные в позиционерах со средствами базирования на шаговом транспортере

75, при работе транспортера 75 оказываются внутри сборочно-сварочной . станции 1. Клещи 77, перемещаемые степенями подвижности роботов, прово- 20 дят сварку кузова 76. Захваты 78 и

79 проводят перенос деталей из магазинов 2и Зи стыковку их с кузовом

76. При этом в роботах 14 руки 36 перемещаются вдоль балок 45 и вдоль ду- 25 говых пазов 46. При смене типоразмеров изделия цилиндры 21 переставляются в соответствующие пазы 29.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Робототехнический сборочно-сварочный комплекс, содержащий транспортное средство, позиционеры со средствами базирования, роботы, руки которых снабжены сварочными клещами и захватами, магазины для базовых и комплектующих изделий, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения эксплуатационных характеристик за счет увеличения количества операций, выполняемых на одной рабочей позиции, он снабжен сборочно-сварочной станцией, выполненной в ьиде куба, граня- 4> ми которого являются закрепленные между собой кольцевые направляющие для роботов, руки которых размещены с возможностью передачи комплектующих изделий из магазинов на позиционер.

2. Комплекс по п. l, о т л и ч а юшийся тем, что позиционер со средствами базирования выполнен в ви-. де базирующей рамы, установленной внутри станции на каретках, размещенных на двух противоположных кольцевых . направляющих станции с возможностью перемещения по ним.

3. Комплекс по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что позиционер снабжен второй базирующей рамой, аналогичной первой, установленной на кольцевых направляющих.

4. Комплекс по пп.l и 2, о т л ич а ю шийся тем, что магазин для спутников с базовыми изделиями снабжен средством для перемещения спутников, выполнен в виде съемной поворотной вокруг вертикальной оси веерной обоймы и установлен с торца станции с возможностью загрузки — выгрузки спутников в позиционер и обратно.

5. Комплекс по пп.1 и 2, о т л и " ч а ю шийся тем, что он снабжен вторым магазином для спутников с базовыми изделиями, аналогичным первому, расположенным с другого торца станции с возможностью выгрузки спутников с базовыми изделиями из позиционера, при этом первый магазин служит только для загрузки спутников в позиционер.

6. Комплекс по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что один из магазинов для комплектующих изделий выполнен в виде съемной цилиндрической обоймы с ячейками под лотки с комплектующими изделиями, внутри которой размещено средство для перемещения лотков между ячейками с тремя степенями подвижности, а с наружной стороны обоймы установлены стойки с размещенными на них с возможностью перемещения каретками, связанными между собой дуговой балкой, на направляющей которой установлены в свою очередь каретки с руками с возможностью перемещения по ней, при этом руки размещены с возможностью передачи комплектующих изделий из магазина на позиционер.

7. Комплекс по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что на стойках, установленных с внешней стороны съемной цилиндрической обоймы, размещены с возможностью перемещения по ним каретки с закрепленной на них кольцевой направляющей под средство для пе-. ремещения лотков между ячейками, выполненное с двумя степенями подвижности и под каретки с руками роботов.

8. Комплекс по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем,,что на кольцевых направляющих сборочно-сварочной станции установлены с возможностью перемещения по ним каретки с руками роботов.

11 15374

9. Комплекс по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что на кольцевых направляющих сборочно-сварочной станции установлены каретки, связанные между собой диагональной балкой, на направляющих которой размещены каретки с руками роботов.

10. Комплекс по п.1, о т л и ч а " ю шийся тем, что на кольцевых 10 направяяющих сборочно-сварочной стаиции установлены по меньшей мере две каретки, связанные между собой хордовой балкой; на направляющих которой размещены каретки с руками роботов. 15

11. Комплекс по п.I о т л и ч а— ю шийся тем, что на кольцевых направляющих сварочно-сборочной станции установлены каретки, связанные попарно диагональной и хордовыми бал- 20 ками, на направляющих которых размещены каретки с руками роботов.

12. Комплекс по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что на кольцевых направляющих сварочно-сборочной стан- 25 ции установлены каретки с закреплен75

12 ными на них одними концами радиусными балками, другие концы которых установлены шарнирно на оси, закрепленной диагональной стяжкой на кольцевых направляющих, а каретки с руками роботов размещены на направляющих радиусных балок.

13 ° Комплекс ло п.1, о т л и ч аю шийся тем, что на противоположных торцах сборочно-сварочной станции по ходу технологического процесса установлены роботы, корпуса которых выполнены в виде трубчатых оболочек с дуговыми пазами, на направляющих которых размещены с возможностью перемещения по ним с внутренней стороны оболочки каретки с руками, а вдоль внутренней стороны оболочки закреплены продольные балки, также снабженные направляющими под каретки с руками, при этом транспортное средство размещено внутри сборочно-сварочной станции и трубчатых оболочек, а позиционеры со средствами базирования закреплены на нем.!

537475

1537475

1537475 фиа 12

l537475

1537475

Фиг. l7

16 Г7 Г9

Составитель А.Медведев

Редактор Н.Гунько Техред М.Дидык Корректор Э.Лончакова

Заказ 135 Тираж 665 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