RU2356726C1 - Manipulator for transfer of products - Google Patents

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: proposed manipulator relates to devices intended for servicing the cars, machine tools, presses and other equipment. The proposed manipulator contains the transfer mechanism, actuator jaws to clamp the products and the drive. The transfer mechanism represents a lever-type multilink including articulated crank, rod, rocker, rotary guide, end link and rack. Note here that the said end link is articulated with the rod and rocker and coupled with the said rotary guide, in its turn, articulated with the rack. The actuator represents multilink lever-cam mechanism with a driving member made by the transfer mechanism end link, end members with clamping jaws and a fixed master cam with shaped grooves for interaction with end links. End parts of the actuator are articulated with the transfer mechanism end link.

EFFECT: compact manipulator, increased efficiency, expanded performances.

3 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам, которые применяются для выполнения вспомогательных операций при обслуживании машин, станков, прессов и устройств различного назначения. Манипуляторы, имитирующие определенные движения рук человека, обеспечивают захват изделия (объекта манипулирования), его перемещение из одной позиции в другую, освобождение и передачу изделия.The present invention relates to devices that are used to perform auxiliary operations in the maintenance of machines, machine tools, presses and devices for various purposes. Manipulators imitating certain movements of a person’s hands provide for the capture of the product (object of manipulation), its movement from one position to another, release and transfer of the product.

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).It is known, for example, a manipulation device that provides for the capture of the product, its movement along an arc of a circle and its release, containing an actuator with jaws for gripping the products, a rotation mechanism and a hydraulic drive (Krainev A.F. Dictionary of Mechanisms. - M.: Mechanical Engineering, 1987. - S. 9 and 10, fig.a).

Основным недостатком 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.The main disadvantage of the device is the complexity of the drive and the low repetition rate of duty cycles, i.e. low productivity. This drawback is the result of the use of separate engines for gripping and turning mechanisms, as well as the use of low-speed hydraulic drive. The disadvantage is especially noticeable when aggregating the device with automatic machines in high-performance lines.

Известно также устройство типа «рука» для передачи изделий, выполненное в виде комбинированного механизма, содержащего передаточный механизм с выходным звеном, исполнительный механизм с ведущим звеном и губками для захвата изделий, ведущее звено которого жестко связано с выходным звеном передаточного механизма, и привод (патент РФ №2224639. опубл. в БИПМ, 2004. - №6 - прототип). Данное устройство является средством того же назначений, что и предлагаемое изобретение.A device of the “hand” type for transferring products is also known, made in the form of a combined mechanism comprising a transmission mechanism with an output link, an actuator with a driving link and jaws for gripping the products, the driving link of which is rigidly connected to the output link of the transmission mechanism, and a drive (patent RF No. 2224639 published in BIPM, 2004. - No. 6 - prototype). This device is a tool for the same purposes as the present invention.

Основной недостаток прототипа заключается в том, что его применение возможно лишь при наличии большой рабочей площади. Это связано с тем, что ведущее звено исполнительного механизма, несущее выходные звенья с губками для захвата изделий, совершает возвратно-поворотные движения, при этом выходные звенья с губками перемещаются по дугам постоянного радиуса. Такой характер движения выходных звеньев с губками затрудняет использование устройства между машинами в автоматизированных рыбоконсервных линиях. Иначе говоря, площадь, охватываемая исполнительным механизмом в интервале хода (в интервале угла размаха ведущего звена), оказывается относительно большой, исключающей возможность размещения устройства между машинами линии.The main disadvantage of the prototype is that its use is possible only if there is a large working area. This is due to the fact that the leading link of the actuator, carrying the output links with jaws for gripping products, makes reciprocating movements, while the output links with jaws move along arcs of constant radius. This nature of the movement of the output links with jaws makes it difficult to use the device between machines in automated canning lines. In other words, the area covered by the actuator in the stroke interval (in the range of the span of the leading link) is relatively large, eliminating the possibility of placing the device between the line machines.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение компактности манипулятора и повышение его производительности.The objective of the present invention is to ensure the compactness of the manipulator and increase its productivity.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в манипуляторе для передачи изделий, содержащем комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном, исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, привод и стойку, передаточный механизм выполнен в виде рычажного многозвенника, включающего кинематически связанные кривошип, шатун, коромысло, поворотную направляющую, выходное звено и стойку, в котором выходное звено шарнирно связано с шатуном и коромыслом и сопряжено с поворотной направляющей, шарнирно связанной со стойкой, при этом угол размаха выходного звена соответствует зависимостиThe solution to this problem is achieved by the fact that in the manipulator for transferring products containing a combined mechanism made in the form of a transmission mechanism with an output link, an actuator with a drive and output links, the last of which are equipped with jaws for gripping the products, the drive and the rack, the transmission mechanism is made in the form of a lever multi-link, including kinematically connected crank, connecting rod, rocker, rotary guide, output link and rack, in which the output link is pivotally connected to connecting rod and beam and is coupled to a rotary guide pivotally connected to the rack, while the angle of the output span corresponds to the dependence

где γ - угол размаха выходного звена;where γ is the angle of the output link;

l - расстояние между крайними положениями шарнира, связывающего шатун, коромысло и выходное звено;l is the distance between the extreme positions of the hinge connecting the connecting rod, rocker and output link;

h - отстояние центра качания поворотной направляющей от положения линии l между крайними положениями шарнира.h - distance of the center of swing of the rotary guide from the position of the line l between the extreme positions of the hinge.

На свободном конце выходного звена передаточного механизма жестко закреплен палец для шарнирной связи упомянутого звена с выходными звеньями исполнительного механизма.At the free end of the output link of the transmission mechanism, a finger is rigidly fixed for articulating the link with the output links of the actuator.

Поворотная направляющая выполнена в виде пустотелой призмы со сквозным продольным отверстием для сопряжения с выходным звеном, при этом на боковинах призмы закреплены цапфы для шарнирной связи ее со стойкой.The rotary guide is made in the form of a hollow prism with a through longitudinal hole for interfacing with the output link, with trunnions mounted on the sides of the prism for articulating it with the rack.

Выполнение передаточного механизма в виде рычажного многозвенника позволяет иметь простой в изготовлении, надежно функционирующий, отличающийся высокой силовой работоспособностью механизм, связывающий привод с исполнительным механизмом манипулятора. В зависимости от значений параметров l и h, которые легко регулируются, выходное звено передаточного механизма может совершать возвратно-поворотные движения с различными углами размаха, до 180°. Этим определяется мобильность при переналадке манипулятора. Изменением длины выходного звена и угла его размаха можно обеспечивать изменение расстояния между позициями «схват изделия» и «выдача изделия». Это расширяет технологические возможности использования манипулятора.The implementation of the transmission mechanism in the form of a lever multi-link allows you to have a simple to manufacture, reliably functioning, characterized by high power efficiency mechanism that connects the drive with the actuator of the manipulator. Depending on the values of the parameters l and h, which are easily adjustable, the output link of the transmission mechanism can make reciprocating movements with different angles of magnitude, up to 180 °. This determines mobility during the readjustment of the manipulator. By changing the length of the output link and the angle of its span, it is possible to provide a change in the distance between the positions of "gripping the product" and "delivery of the product." This extends the technological possibilities of using the manipulator.

Использование пальца на свободном конце выходного звена для шарнирной связи этого звена с выходными звеньями исполнительного механизма является наиболее технологичным, простым и надежным конструктивным решением в обеспечении шарнирной связи подвижных звеньев механизма.The use of a finger at the free end of the output link for articulating this link with the output links of the actuator is the most technologically advanced, simple and reliable constructive solution in ensuring the articulation of the movable links of the mechanism.

Выполнение поворотной направляющей в виде пустотелой призмы является типовым конструктивным решением, при котором обеспечивается сложное движение выходного звена передаточного механизма, состоящее из двух простых движений - возвратно-поступательного и возвратно-поворотного. Такая связь выходного звена, поворотной направляющей и стойки является предпочтительной.The implementation of the rotary guide in the form of a hollow prism is a typical design solution, which provides a complex movement of the output link of the transmission mechanism, consisting of two simple movements - reciprocating and reciprocating. Such a connection of the output link, the pivoting guide and the strut is preferred.

Заявляемый манипулятор отличается от прототипа сочетанием конструктивных элементов и характером связи между ними, которые обеспечивают компактность манипулятора и более высокую производительность.The inventive manipulator differs from the prototype in the combination of structural elements and the nature of the connection between them, which ensure the compactness of the manipulator and higher performance.

Предлагаемый манипулятор для передачи изделий поясняется чертежом, на котором представлена его кинематическая схема.The proposed manipulator for transferring products is illustrated in the drawing, which shows its kinematic diagram.

Манипулятор для передачи изделий содержит передаточный механизм 1, исполнительный механизм 2 с губками 3 для захвата изделий и привод, последний на чертеже не показан.The manipulator for transmitting products contains a transmission mechanism 1, an actuator 2 with jaws 3 for gripping products and a drive, the latter is not shown in the drawing.

Механизм 1 выполнен в виде рычажного многозвенника, который включает кинематически связанные кривошип 4, шатун 5, коромысло 6, поворотную направляющую 7, выходное звено 8 и стойку. Кривошип 4 закреплен на валу привода, свободный конец кривошипа шарнирно связан с шатуном 5, последний шарнирно связан с коромыслом 6 и выходным звеном 8, при этом коромысло шарнирно связано со стойкой, а выходное звено подвижно сопряжено с поворотной направляющей 7. Поворотная направляющая шарнирно связана со стойкой посредством цапф 9, жестко закрепленных на боковинах призмы.The mechanism 1 is made in the form of a lever multi-link, which includes a kinematically connected crank 4, a connecting rod 5, a rocker 6, a rotary guide 7, an output link 8 and a rack. The crank 4 is mounted on the drive shaft, the free end of the crank is pivotally connected to the connecting rod 5, the last is pivotally connected to the beam 6 and the output link 8, while the beam is pivotally connected to the rack, and the output link is movably coupled to the pivot guide 7. The pivot guide is pivotally connected to resistant by means of pins 9, rigidly fixed on the sides of the prism.

Исполнительный механизм 2 выполнен в виде многозвенного рычажно-кулачкового механизма, он включает ведущее звено, которым является выходное звено 8 передаточного механизма, выходные звенья 10 и 11 с губками 3 для захвата изделий и неподвижный кулачок - копир 12. Звенья 10 и 11 шарнирно связаны со звеном 8 посредством пальца 13, жестко закрепленного на свободном конце звена. В теле копира 12 выполнены фигурные пазы 14 и 15, а на свободных концах выходных звеньев 10 и 11 смонтированы ролики 16 и 17 для сопряжения с пазами 14 и 15 копира. Поворотное движение выходных звеньев 10 и 11 на пальце 13 формируется рабочими профилями фигурных пазов 14 и 15 копира 12.The actuator 2 is made in the form of a multi-link lever-cam mechanism, it includes a leading link, which is the output link 8 of the transmission mechanism, the output links 10 and 11 with jaws 3 for gripping the products, and the fixed cam, the copier 12. Links 10 and 11 are pivotally connected to link 8 by means of a finger 13, rigidly fixed to the free end of the link. In the body of the copier 12, curly grooves 14 and 15 are made, and on the free ends of the output links 10 and 11, the rollers 16 and 17 are mounted to interface with the grooves 14 and 15 of the copier. The pivoting movement of the output links 10 and 11 on the finger 13 is formed by the working profiles of the curly grooves 14 and 15 of the copier 12.

Губки 3 для захвата изделий выполнены по форме передаваемых изделий и закреплены на выходных звеньях жестко, но разъемно. Границы прямого и обратного ходов выходных звеньев соответствуют позициям «схват изделия» и «выдача изделия». Ролики 16 и 17 выходных звеньев взаимодействуют с фигурными пазами копира как при рабочих, так и при холостых ходах.The sponges 3 for gripping the products are made in the form of the transmitted products and are fixed to the output links rigidly, but detachably. The boundaries of the forward and reverse strokes of the output links correspond to the positions “product gripper” and “product delivery”. The rollers 16 and 17 of the output links interact with the figured grooves of the copier both during working and at idling.

Манипулятор для передачи изделий работает следующим образом.The manipulator for the transfer of products works as follows.

При работе привода вращение кривошипа 4 передаточного механизма 1 преобразуется посредством промежуточных звеньев в сложное движение выходных звеньев 10 и 11 с губками 3 для захвата изделий. Выходные звенья совершают возвратно-поступательное движение вместе со звеном 8 и возвратно-поворотное движение относительно звена 8 с выстоями определенной продолжительности.When the drive is operating, the rotation of the crank 4 of the transmission mechanism 1 is converted by intermediate links into the complex movement of the output links 10 and 11 with jaws 3 for gripping the products. The output links make a reciprocating movement together with the link 8 and the reciprocating movement relative to the link 8 with dwells of a certain duration.

На границах прямого и обратного ходов выходные звенья занимают положение, при котором губки оказываются разжатыми. Это обеспечивается в результате взаимодействия роликов 16 и 17 выходных звеньев с рабочими профилями фигурных пазов 14 и 15 копира 12. В позиции «схват изделия» в разжатые губки подается объект манипулирования. В момент начала рабочего хода ролики 16 и 17, взаимодействуя с фигурными пазами 14 и 15, обеспечивают такое положение выходных звеньев 10 и 11, при котором губки сжимаются. При рабочем ходе губки контактируют с изделием по большей части его периметра, надежно удерживая изделие, переносимое из одной позиции в другую.At the boundaries of the forward and reverse strokes, the output links occupy a position in which the jaws are unclenched. This is ensured as a result of the interaction of the rollers 16 and 17 of the output links with the working profiles of the curly grooves 14 and 15 of the copier 12. In the position of “gripping the product”, the manipulated object is fed into the unclenched jaws. At the beginning of the working stroke, the rollers 16 and 17, interacting with the curly grooves 14 and 15, provide such a position of the output links 10 and 11, in which the jaws are compressed. During the working stroke, the sponges come into contact with the product over most of its perimeter, reliably holding the product, transferred from one position to another.

В интервалах прямого и обратного ходов палец 13, несущий выходные звенья с губками, перемещается по криволинейной траектории переменного радиуса, при этом больший радиус кривой обеспечивается в середине интервалов прямого и обратного ходов.In the intervals of the forward and reverse strokes, the finger 13 carrying the output links with jaws moves along a curved path of variable radius, with a larger radius of the curve being provided in the middle of the intervals of the forward and reverse strokes.

В позиции «выдача изделия» губки разжимаются, перестают удерживать изделие и последнее выводится из манипулятора. При обратном ходе (без изделия) губки также занимают сжатое положение, поскольку ролики выходных звеньев взаимодействуют с теми же фигурными пазами копира, что и при рабочем ходе.In the position “product delivery” the jaws are unclenched, cease to hold the product and the latter is removed from the manipulator. During the reverse stroke (without the product), the jaws also occupy a compressed position, since the rollers of the output links interact with the same curly grooves of the copier as during the working stroke.

Последующие рабочие циклы манипулятора повторяются аналогичным образом.Subsequent manipulator cycles are repeated in a similar manner.

В соответствии с формулой (1) изменить расстояние между позициями «схват изделия» и «выдача изделия» можно двумя путями: 1) изменяя длину выходного звена 8 при l=const и h=const; 2) изменяя параметры l или h (либо l и h) при неизменной длине звена 8. Формула (1) характеризует технологические возможности использования манипулятора.In accordance with formula (1), you can change the distance between the positions of the “product gripper” and “product delivery” in two ways: 1) by changing the length of the output link 8 for l = const and h = const; 2) by changing the parameters l or h (or l and h) with a constant link length 8. Formula (1) characterizes the technological possibilities of using the manipulator.

Claims (3)

1. Манипулятор для передачи изделий, содержащий комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном, исполнительного механизма с ведущим звеном, которым является выходное звено передаточного механизма, и выходными звеньями, снабженными губками для захвата изделий, привод и стойку, отличающийся тем, что передаточный механизм выполнен в виде рычажного многозвенника, включающего кинематически связанные кривошип, шатун, коромысло, поворотную направляющую, выходное звено и стойку, в котором выходное звено шарнирно связано с шатуном и коромыслом и сопряжено с поворотной направляющей, шарнирно связанной со стойкой, при этом угол размаха выходного звена соответствует зависимости

где γ - угол размаха выходного звена;
l - расстояние между крайними положениями шарнира, связывающего шатун, коромысло и выходное звено;
h - отстояние центра качания поворотной направляющей от положения линии l между крайними положениями шарнира.1. Manipulator for transferring products, containing a combined mechanism made in the form of a transmission mechanism with an output link, an actuator with a driving link, which is the output link of the transmission mechanism, and output links equipped with jaws for gripping the products, a drive and a rack, characterized in that the transmission mechanism is made in the form of a lever multi-link, including kinematically connected crank, connecting rod, rocker arm, rotary guide, output link and rack, in which the output link pivotally connected to the connecting rod and the beam and is coupled to a rotary guide pivotally connected to the rack, while the angle of the output span corresponds to the dependence

where γ is the angle of the output link;
l is the distance between the extreme positions of the hinge connecting the connecting rod, rocker and output link;
h - distance of the center of swing of the rotary guide from the position of the line l between the extreme positions of the hinge. 2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что на свободном конце выходного звена передаточного механизма жестко закреплен палец для шарнирной связи упомянутого звена с выходными звеньями исполнительного механизма.2. The manipulator according to claim 1, characterized in that on the free end of the output link of the transmission mechanism, a finger is rigidly fixed for articulating the said link with the output links of the actuator. 3. Манипулятор по п.1. отличающийся тем, что поворотная направляющая выполнена в виде пустотелой призмы со сквозным продольным отверстием для сопряжения с выходным звеном, при этом на боковинах призмы закреплены цапфы для связи ее со стойкой. 3. The manipulator according to claim 1. characterized in that the rotary guide is made in the form of a hollow prism with a through longitudinal hole for interfacing with the output link, with trunnions mounted on the sides of the prism for communication with the rack.