Манипулятор
Иллюстрации
Реферат
Использование: для электронно-лучевой сварки в вакуумной камере. Каркас манипулятора выполнен из смонтированных в три яруса основания 1, нижней и верхней рам 2 и 3, причем основание 1 и верхняя рама связаны между собой жестко, а нижняя рама 2 выполнена с возможностью перемещения между основанием 1 и верхней рамой 3 по ходовым винтам 11, которые ввинчены в закрепленные на ней гайки 9, причем концы ходовых винтов 11 введены в подшипниковые узлы, установленные на основании 1 и на верхней раме 3. Каждый ходовой винт 11 оснащен приводом 12, например , шаговым, причем основание 1 и верхняя рама 3 снабжены фиксирующими элементами относительно вакуумной камеры . 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892019/08 (22) 18.12.90 (46) 07.12.92. Бюл. N 45 (75) А,А.Орлов (56) Патент США ¹ 4677273, кл. В 23 К 15/00. 1986.
12 (54) МАНИПУЛЯТОР (57) Использование: для электронно-лучевой сварки в вакуумной камере, Каркас манипулятора выполнен из смонтированных в три яруса основания 1, нижней и верхней рам 2 и 3, причем основание 1 и верхняя
SU 1779510 А1 (s<>s В 23 К 15/ООВ 25 J 21/00 рама связаны между собой жестко, а нижняя рама 2 выполнена с возможностью перемещения между основанием 1 и верхней рамой 3 по ходовым винтам 11, которые ввинчены в закрепленные на ней гайки 9, причем концы ходовых винтов 11 введены в подшипниковые узлы, установленные на основании 1 и на верхней раме 3. Каждый ходовой винт 11 оснащен приводом 12, например, шаговым, причем основание 1 и верхняя рама 3 снабжены фиксирующими элементами относительно вакуумной камеры. 2 з.п. ф-лы, 4 ил, 17795 i 0
Изобретение относится к устройствам для обраббтки металлов, в частности, к сварке металлов электронным лучом.
Известен мостовой манипулятор, являющийся прототипом предлагаемого, содержащий раму с тележками продольного и поперечного перемещения, а также держатель электронно-лучевой пушки, смонтированный на конце телескопической конструкции, отходящей вниз от тележки поперечного перемещения.
Недостатком данного устройства является то, что направляющая часть телескопической конструкции "съедает" часть высоты вакуумной камеры, тем самым уменьшая ее полезно используемую часть.
Кроме того, при раздвижке телескопа резко падает его жесткость, что сразу влияет на качество сварного шва, поскольку в момент изменения направления движения или скорости тележки, несущей электроннолучевую пушку, наблюдаются колебания последней, Во избежание ухудшения качества шва требуется увеличение жесткости телескопа, и как следствие, его утяжеление, а значит, и увеличение размеров тележек, что, в свою очередь, влияет (в сторону уменьшения) на полезно используемый объем вакуумной камеры, Все эти факторы приводят к достаточно значительной доле неиспользуемого объема вакуумной камеры.
Целью изобретения является более полное использование объема вакуумной камеры при одновременном увеличении жесткости манипулятора в процессе сварки.
Данная цель достигается тем, что в манипуляторе, содержащем каркас и тележки продольно-поперечного перемещения электронно-лучевой пушки с элементом ее крепления, каркас манипулятора выполнен из верхней и нижней рам и платформы-основания. нижняя рама, смонтированная между верхней и платформой-основанием, выполнена подвижной и снабжена гайками с ходовыми винтами, верхние и нижние концы которых соединены через подшипниковые узлы соответственно с верхней рамой и платформой-основанием, причем нижние концы ходовых винтов оснащены приводами, например, шаговыми, а верхняя рама и платформа-основание оснащены фиксирующими их, относительно вакуумной камеры, элементами, причем узел крепления электронно-лучевой пушки, установленной на нижней раме, выполнен в виде кронштейна неизменяемой во время работы манипулятора формы и жестко связан с тележкой поперечного перемещения, Фиксирующие элементы направлены в стороны от манипулятора и выполнены с использованием электромагнитов или винтовых штанг, оснащенных приводами, В случае использования в фиксирующих элементах электромагнитов последние выполняются плоскими, например, дискообразными, и монтируются каждый с помощью шарового шарнира на конце штока, в свою очередь с минимальным боковым зазором введенным в стакан с кольцевым упором для штока. Между дном стакана и свободным от шарового шарнира концом штока смонтирована пружина растяжения.
Верхняя рама и платформа-основание жестко связаны между собой по углам.
На фиг.1 показана схема манипулятора в аксонометрии с использованием электромагнитов в качестве фиксирующих элементов; на фиг.2 — фиксирующий элемент с использованием электромагнита; на фиг.3— схема фиксирующего элемента с использованием винтовой штанги; на фиг.4 — показана установка электронно-лучевой пушки на манипуляторе.
Манипулятор состоит из платформы-основания 1, нижней 2 и верхней 3 рам. Нижняя рама 2 оснащена тележками продольного 4 и поперечного 5 перемещения. На тележке 5 поперечного перемещения установлен учел б крепления электронно-лучевой пушки 7. Платформаоснование оснащена подшипниковыми узлами 8, нижняя рама — гайками 9, а верхняя — подшипниковыми узлами 10, B гайки 9 ввинчены ходовые винты 11, опирающиеся и проходящие сквозь подшипниковые узлы 8, а верхние концы ходовых винтов
11 введены в подшипниковые узлы 10 верх ней рамы 3, Выходящие под платформу-основание 1 концы ходовых винтов 11 снабжены приводами 12, например, шаговыми.
В случае оснащения манипулятора фиксирующими элементами с использованием электромагнитов, каждый из этих элементов содержит стакан 13, в который с минимально возможным боковым зазором введен шток 14, имеющий на одном конце шаровой шарнир 15, через который шток 14 соединен с плоским электромагнитом 16. Между штоком 14 и дном стакана 13 установлена пружина растяжения 17, поджимающая шток 14 к кольцевому упору 18 стакана 13. Эти фиксирующие элементы устанавливаются электромагнитами вверх на верхней раме 3 и вниз на платформе-основании 1.
При оснащении манипулятора фиксирующими элементами с использованием винтовых штанг каждый из этих элементов содержит винтовую штангу 19 с пазом 30 гайку 21, оснащенную зубчатым венцом 22, в зацеплении с которой находится зубчатое
1779510 колесо 23 двигателя 24, На манипуляторе винтовая штанга 19 монтируется с помощью корпуса 25, одновременно являющегося ограничителем для перемещения гайки 21 по винтовой штанге 19, и кроме того, корпус 25 имеет палец 26, введенный в паз 20 винтовой штанги 19. Эти фиксирующие элементы устанавливаются горизонтально в стороны от манипулятора на верхней раме 3 и на платформе-основании 1, Концы винтовых штанг 19 оснащены выключателями 27, Вакуумная камера в необходимых местах оснащена пластинами 28 из магнитного материала. На платформе-основании 1 смонтированы колеса 29 (по крайней мере одно из них приводное), предназначенные для передвижения манипулятора по рельсам вне и внутри вакуумной камеры (последняя на чертеже условно не показана).
Манипулятор с фиксирующими элементами с использованием электромагнитов работает следующим образом.
Вне вакуумной камеры на платформеосновании 1 устанавливается деталь или какое-либо приспособление с деталью, например, программно-управляемый поворотный стол. Электронно-лучевая пушка 7, перемещаемая по трем координатам, нацеливается на стык деталей в исходной точке, и по программе полностью или частично проверяется правильность взаимного перемещения детали и электронно-лучевой пушки, Убедившись в нормальной работе манипулятора, последний закатывают в вакуумную камеру, закрывают камеру, и создают необходимое разрежение. На электромагниты 16 подается напряжение, и последние, растягивая пружины 17, примагничиваются к полу и потолку вакуумной камеры (в необходимых местах камера из нержавеющей стали оснащена пластинами
28 из железа). Таким образом, манипулятор оказывается жестко закрепленным в камере.
Затем начинается ручной или программно-управляемый процесс сварки, причем перемещение электронно-лучевой пушки в вертикальной плоскости осуществляется поднятием или опусканием всей нижней рамы 2 за счет синхронного вращения ходовых винтов 11, По окончании сварки снимается напряжение с электромагнитов 16, камера наполняется воздухом, и манипулятор со сваренной деталью выкатывают из камеры.
Закрепление манипулятора, фиксирующие элементы которого выполнены с использованием винтовых штанг, осуществляется включением двигателей 24, При этом вращающаяся гайка 21 каждого
55 фиксирующего элемента заставляет перемещаться винтовую штангу 19 внутри корпуса 25, От проворота винтовую штангу 19 предохраняет палец 26, введенный в ее наз
20. Сигнал на отключение двигателя 24 две датчик 27, чувствительный элемент которого срабатывает в то время, когда конец винтового штока 19 касается стенки камеры.
Для улучшения обзора(a камере небольшие окна) манипулятор можно перемещать и внутри камеры, для чего на время перемещения снимается напряжение с электромагнитов 16, или втягивают винтовые штанги
19. Закрепление электромагнитов 16 на шаровых шарнирах 15 необходимо для беззазорного контакта электромагнитов 16 с пластинами 28 камеры.
Применение данного манипулятора позволяет более полно использовать обьем вакуумной камеры, что позволит сваривать большие детали в сравнительно небольших камерах, и сэкономить производственную площадь и электроэнергию, затрачиваемую на откачку камеры.
Формула изобретения
1. Манипулятор вакуумной камеры, содержащий каркас, тележки продольного и поперечного перемещений рабочего органа с элементом его крепления в одной из них, отличающийся тем, что, с целью более полного использования обьема вакуумной камеры при одновременном увеличении жесткости, каркас выполнен из четырех приводных ходовых винтов, а также смонтированных на них в три яруса основания, нижней и верхней рам, причем основание и верхняя рама связаны л"ежду собой этими винтами жестко, а нижняя рама расположена с возможностью перемещения между основанием и верхней рамой по этим ходовым винтал1 и снабжена гайками, образующими с винтами передачи, а основание и верхняя рама снабжены элементами для их фиксации относительно стенок вакуумной камеры, при этом рабочий орган установлен на нижней раме.
2. Манипулятор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде электромагнитов или винтовых штанг с приводами, установлены на верхней раме и основании, направлены в противоположные стороны и предназначены для взаимодействия с ответными элементами, расположенными на стенках камеры.
3. Манипулятор по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что электромагниты установлены на дополнительно введенных подпружиненных шаровых шарнирах, а рабочая поверхность электромагнитов выполнена плоской и обращена к стенке камеры.
Фиг 4
Составитель А. Орлов
РедактоР С. КУлакова ТехРед М.МоРгентал КоРРектоР H. Мил,ок„ва
Заказ 4408 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород. ул,Гагарина 101