Устройство типа "рука" для передачи изделий

Устройство типа "рука" для передачи изделий

Реферат

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

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

Известно также устройство типа “рука” для передачи изделий, выполненное в виде комбинированного механизма, содержащего передаточный механизм, исполнительный механизм с губками для захвата изделий и привод (патент №2191108 (РФ), опубл. в БИПМ, 2002, №29, прототип). Данное устройство является средством того же назначения, что и предполагаемое изобретение.

Основным недостатком прототипа является сравнительно большое число движущихся масс (звеньев) и пар трения, которые увеличивают энергозатраты на процесс передачи изделий, снижают точность работы и производительность устройства. Большое число движущихся масс приводит к необходимости уменьшения скорости движения звеньев, а это удлиняет период рабочего цикла (снижает производительность). Зазоры большого числа кинематических пар приводят к ошибкам положения и перемещения звеньев. Это снижает точность работы устройства.

Задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, повышение производительности и точности работы устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве типа “рука” для передачи изделий, содержащем комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном в виде центрально расположенного толкателя, исполнительного механизма с копирами и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий и кинематически связаны с выходным звеном передаточного механизма, и привода, кинематическая связь включает подвижное сопряжение выходных звеньев передаточного и исполнительного механизмов и силовой упругий элемент, при этом последний подвижно связан с выходными звеньями обоих механизмов.

Подвижное сопряжение выходных звеньев обоих механизмов между собой содержит палец, а свободный конец толкателя передаточного механизма выполнен в виде вилки для сопряжения с упомянутым пальцем.

Губки для захвата изделий занимают разжатое положение при взаимодействии выходных звеньев исполнительного механизма с копирами.

Силовой упругий элемент выполнен в виде пружины кручения с удлиненными концами, смонтированной на пальце, жестко закрепленном на толкателе передаточного механизма, при этом каждый конец пружины шарнирно соединен с соответствующим выходным звеном исполнительного механизма.

Палец в подвижном сопряжении выходных звеньев шарнирно связывает выходные звенья исполнительного механизма, при этом палец выполнен с возможностью поступательного перемещения в вилке толкателя передаточного механизма.

Шарнирное соединение каждого конца пружины с выходным звеном исполнительного механизма содержит палец, жестко закрепленный на свободном конце выходного звена, при этом на пальце смонтирован ролик для взаимодействия с профилем соответствующего копира.

Заявляемое устройство отличается от прототипа сочетанием конструктивных элементов и характером связи между ними. Они обеспечивают упрощение конструкции, повышение точности работы и производительности.

Выполнение кинематической связи выходных звеньев передаточного и исполнительного механизмов в виде подвижного сопряжения выходных звеньев обоих механизмов и силового упругого элемента, подвижно связанного с выходными звеньями, упрощает конструкцию исполнительного механизма: движение выходных звеньев (поступательное и поворотное) генерируется в результате простого движения выходного звена передаточного механизма.

Такое выполнение кинематической связи предельно упрощает структуру кинематической цепи устройства. Последняя функционирует при малом числе подвижных звеньев, соответствуя условию работоспособности

W=3·n-2p₅-p₄=3·3-2·3-2=1,

где W - степень подвижности кинематической связи в функции исполнительного механизма с ведущим толкателем и двумя выходными звеньями, W=1;

n - число подвижных звеньев: толкатель и два выходных звена, n=3;

р₅ - число низших кинематических пар: толкатель - неподвижная направляющая, выходные звенья - палец в вилке толкателя, р₅=3;

р₄ - число высших кинематических пар: сопряжение роликов выходных звеньев с копирами, р₄=2.

Наличие силового упругого элемента, т.е. пружины кручения, в расчете не учитывается, при этом не учитывается возможность поступательного перемещения пальца в вилке выходного звена, поскольку оно обусловлено наличием пружины в составе упомянутой кинематической цепи.

Выполнение подвижного соединения звеньев посредством пальца является предпочтительным с точки зрения простоты сборки (разборки) и точности их поворотного движения. Выполнение концевой части выходного звена в виде вилки, сопрягаемой с упомянутым пальцем, необходимо во избежание заклинивания, которое могло бы иметь место, поскольку шарниры, связывающие удлиненные концы пружины с концами выходных звеньев, перемещаются при разжатии губок по дугам постоянного радиуса.

Разжатое положение губок на границах интервалов прямого и обратного ходов соответствует реализуемому устройством процессу. Поскольку сжатое положение губок является результатом действия силового упругого элемента, копиры не участвуют в работе при движении звеньев. Это позволяет использовать в устройстве компактные копиры.

Силовой упругий элемент, выполненный в виде пружины кручения, обеспечивает такое текущее положение выходных звеньев при их прямом и обратном ходах, которое соответствует сжатому положению губок. Пружина обеспечивает сжатое положение губок в интервалах (периодах) отсутствия взаимодействия между роликами выходных звеньев и копирами, при этом выходные звенья исполнительного механизма занимают симметричное положение относительно линии хода толкателя передаточного механизма.

Палец подвижного сопряжения выходных звеньев шарнирно связывает выходные звенья исполнительного механизма, а его выполнение с возможностью поступательного движения, т.е. плавающим в вилке толкателя, исключает заклинивание звеньев при движении.

Пальцы в шарнирных соединениях выходных звеньев с концами пружины являются, кроме упомянутого, наиболее простыми и надежными конструктивными элементами с точки зрения технологичности монтажа на них роликов для сопряжения с копирами.

Предлагаемое устройство типа “рука” для передачи изделий поясняется чертежом, на котором изображена кинематическая схема устройства.

Устройство содержит комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма 1, исполнительного механизма 2 с губками 3 для захвата изделий и привода, последний на чертеже не показан.

Механизм 1 включает ведущий кулачок 4, жестко закрепленный на валу 5 привода, центрально расположенный толкатель 6 с роликом 7 для сопряжения с профилем кулачка. Толкатель 6 размещен в неподвижной направляющей.

Исполнительный механизм 2 содержит ведущее звено, функцию которого выполняет толкатель 6 передаточного механизма, два профильных копира 8 и 9, жестко закрепленных на стойках в позициях “схват изделия” и “выдача изделия”, и выходные звенья 10 и 11, подвижно сопряженные с толкателем 6 посредством пальца 12. Кинематическая связь толкателя 6 с выходными звеньями 10 и 11 содержит силовой упругий элемент 13, выполненный в виде пружины кручения с удлиненными концами 14 и 15. Элемент 13 смонтирован на пальце 16, жестко закрепленном на толкателе 6. Удлиненные концы 14 и 15 силового элемента шарнирно соединены со свободными концами выходных звеньев 10 и 11 посредством пальцев 17 и 18.

На пальцах 17 и 18 упомянутого шарнирного соединения смонтированы ролики 19 и 20 для взаимодействия с профилями копиров 8 и 9. Палец 12, шарнирно связывающий выходные звенья 10 и 11, выполнен “плавающим” в вилке 21 толкателя 6 передаточного механизма.

Устройство типа “рука” для передачи изделий работает следующим образом.

При работе привода ведущий кулачок 4 совершает вращательное движение, которое преобразуется в возвратно-поступательное движение выходного звена - толкателя 6. Вместе с толкателем поступательное движение совершают выходные звенья 10 и 11 с губками 3 для захвата изделий. В интервале прямого и обратного ходов выходные звенья занимают относительно толкателя фиксированное положение, находясь от линии движения последнего на одинаковом угловом удалении. Это обеспечивается посредством упругого элемента 13, обеспечивающего сжатое положение губок 3.

В позициях “схват изделия” и “выдача изделия”, соответствующих границам интервалов движения толкателя, ролики 19 и 20 взаимодействуют с профилями копиров 8 и 9, выходные звенья 10 и 11 совершают поворотные движения на пальце 12 и губки 3 разжимаются для приема и выдачи изделия. При выходе роликов из сопряжения с копирами (движение толкателя от границы интервалов) выходные звенья под действием силового упругого элемента возвращаются в начальное положение, при этом губки 3 фиксируются в сжатом положении.

В интервале рабочего хода устройства губки 3 удерживают изделие, переносимое по прямолинейной траектории из одной позиции в другую. По завершении рабочего хода губки разжимаются и перестают удерживать изделие, при этом последнее выводится из устройства.

Предложенное устройство позволяет, в сравнении с прототипом, упростить конструкцию, повысить производительность и точность передачи изделий.

1. Устройство типа “рука” для передачи изделий, содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном в виде центрально расположенного толкателя, исполнительного механизма с копирами и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий и кинематически связаны с выходным звеном передаточного механизма, и привода, отличающееся тем, что кинематическая связь включает подвижное сопряжение выходных звеньев передаточного и исполнительного механизмов и силовой упругий элемент, при этом последний подвижно связан с выходными звеньями обоих механизмов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижное сопряжение выходных звеньев обоих механизмов между собой содержит палец, а свободный конец толкателя передаточного механизма выполнен в виде вилки для сопряжения с упомянутым пальцем.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что губки для захвата изделий занимают разжатое положение при взаимодействии выходных звеньев исполнительного механизма с копирами.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силовой упругий элемент выполнен в виде пружины кручения с удлиненными концами, смонтированной на пальце, жестко закрепленном на толкателе передаточного механизма, при этом каждый конец пружины шарнирно соединен с соответствующим выходным звеном исполнительного механизма.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что палец в подвижном сопряжении выходных звеньев шарнирно связывает выходные звенья исполнительного механизма, при этом палец выполнен с возможностью поступательного перемещения в вилке толкателя передаточного механизма.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что шарнирное соединение каждого конца пружины с выходным звеном исполнительного механизма содержит палец, жестко закрепленный на свободном конце выходного звена, при этом на пальце смонтирован ролик для взаимодействия с профилем соответствующего копира.