ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
HINGE JOINT

Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится к шарнирному соединению, которое размещается между рабочим устройством и запястьем, в состав которого входит вал корпуса промышленного робота. В качестве рабочего устройства применяется, например, сварочный пистолет или рука робота, монтируемая на верхней части запястья, при этом обеспечивается подача жидкости, например, хладагента (например, воды) или рабочей жидкости на масляной основе с выхода запястья на вход рабочего устройства.
Предпосылки создания изобретения
На фигурах 1 и 2 показано шарнирное соединение 30 по выложенному патенту Японии №10-332065. В состав шарнирного соединения 30 входят три элемента: внутренний цилиндр 31, средний цилиндр 32 и внешний цилиндр 33, при этом гидравлическая жидкая среда на масляной основе из гидравлического насоса подается через канал подвода масляной жидкости внутреннего цилиндра 311, канал подвода масляной жидкости среднего цилиндра 321 и канал подвода масляной жидкости внешнего цилиндра 331, выполненные в цилиндрах 31, 32 и 33, соответственно, на каждый гидравлический привод или отводится из каждого привода в емкость.
В частности, масляная жидкость из привода отводится через корпус 331а канала подвода масляной жидкости внешнего цилиндра 331 во внешнюю кольцевую канавку 331с, затем через соединительное отверстие 321с в канале подвода масляной жидкости среднего цилиндра 321 во внутреннюю кольцевую канавку 321d, кроме того, через соединительное отверстие 311с в корпус 311а канала подвода масляной жидкости внутреннего цилиндpa 311 и, наконец, подается в емкость через отводной канал масляной жидкости, связанный с соединительным участком 311b.
Во внутренней кольцевой канавке 321d и внешней кольцевой канавке 331с предусмотрены кольцевые уплотнения 34 и 35, поверхность которых скользит по внешней периферийной поверхности внутреннего цилиндра или внешней периферийной поверхности среднего цилиндра, чтобы предотвратить сообщение между кольцевыми выемками и утечку отводимой масляной жидкости.
Однако отводимая масляная жидкость, проходящая через кольцевые канавки, входит непосредственно в контакт со скользящими поверхностями и кольцевыми уплотнениями, и пыль, грязь или абразивный порошок, находящиеся в масляной жидкости, царапают поверхности скольжения или приводят к ускоренному износу уплотнения, сокращая, таким образом, ресурс шарнирного соединения.
Кроме того, обычно шарнирное соединение и рабочее устройство соединяются с помощью фланцев и болтов, и при замене уплотнений в результате повреждений болты отвинчиваются и удаляется рабочее устройство, а затем удаляется само шарнирное соединение, после чего шарнирное соединение разбирается на части для замены какого-либо элемента, например уплотнения, что требует больших трудозатрат.
Раскрытие сущности изобретения
В настоящем изобретении предлагается шарнирное соединение, в котором на гидравлическую систему циркуляции хладагента, рабочей жидкости на масляной основе или отводимой масляной жидкости не влияет пыль или грязь, находящаяся в жидкости, обеспечивается герметичность, и замена элементов может при необходимости свободно выполняться снаружи.
Для достижения вышеупомянутой цели в настоящем изобретении предлагается шарнирное соединение, которое размещается между рабочим устройством и запястьем, в состав которого входит вал корпуса промышленного робота и рабочее устройство типа сварочного пистолета или руки робота на верхней части запястья, при этом в качестве контура циркуляции жидкой среды используется шланг, и между участком запястья и рабочим устройством шланг образует спираль с неплотной навивкой, при этом шланг наматывается вокруг вала, который поворачивается вместе с запястьем, и один конец шланга жестко закреплен на участке вала без возможности поворота, а другой конец шланга закреплен таким образом, что может перемещаться вместе с валом.
В состав шланга шарнирного соединения может входить шланг подвода жидкой среды, который подает жидкую среду с выхода запястья на вход рабочего устройства, и шланг отвода жидкой среды, который возвращает жидкую среду с выхода рабочего устройствам на вход запястья.
В любом из шарнирных соединений шланг может опираться на перегородку, которая установлена с возможностью вращения вместе с валом.
Как описано выше, шарнирное соединение по настоящему изобретению включает контур циркуляции хладагента, рабочей жидкости на масляной основе или отводимой масляной жидкости, в состав которого входит шланг высокой степени герметичности. Кроме того, жидкая среда, проходящая через шланг, непосредственно не входит в контакт с поворотным валом или чем-то подобным, и в нее не попадает ни пыль, ни грязь, при этом замена шланга может при необходимости свободно выполняться снаружи.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 представлен частичный разрез шарнирного соединения по настоящему изобретению.
На фигуре 2 представлен перспективный вид на шарнирное соединение по настоящему изобретению с частичным разрезом.
На фигуре 3 представлен разрез по линии А-А (см. фиг.1).
На фигуре 4 представлен разрез по линии В-В (см. фиг.1).
На фигуре 5 представлен перспективный вид, на котором показано крепление шланга к рабочему устройству.
На фигуре 6 показано изменение диаметра шланга.
Описание позиций
1
поворотный участок
2
шланг подвода жидкой среды
3
шланг отвода жидкой среды
4
перегородка
5
неподвижная стенка
6
выемка
7
Г-образный патрубок
Наилучший способ осуществления настоящего изобретения
Ниже рассмотрены предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи.
На фигуре 1 представлен частичный разрез шарнирного соединения, на фигуре 2 представлен перспективный вид на шарнирное соединение с частичным разрезом, на фигуре 3 представлен разрез по линии А-А (см. фиг.1), на фигуре 4 представлен разрез по линии В-В (см. фиг.1), на фигуре 5 представлен перспективный вид, на котором показано крепление шлангов 2 и 3 к рабочему устройству, и на фигуре 6 показано изменение диаметра шланга.
[Общая конфигурация шарнирного соединения]
Как показано на фигурах 1 и 2, в состав шарнирного соединения входит поворотный участок 1, соединенный с возможностью поворота с поворотным валом W1, который является составной частью запястья W промышленного робота, шланги 2 и 3, которые образуют спираль с неплотной навивкой, при этом шланг намотан вокруг внешней границы поворотного участка 1, перегородки 4, между которыми размещаются шланги 2 и 3, и неподвижная стенка 5, которая крепится без возможности поворота с одного конца каждого из шлангов 2 и 3 во внешних периферийных частях перегородок 4.
Хотя и не показано, шарнирное соединение может включать средство подвода электроэнергии, включая дисковое контактное кольцо и щетку для подвода электроэнергии со стороны корпуса робота на рабочее устройство, установленное между неподвижным неповоротным внешним участком W2, который является составной частью запястья W, и поворотным участком 1.
Как показано на фиг.5, рабочее устройство типа руки робота или сварочного пистолета монтируется на верхней части поворотного участка 1.
В соответствии с примером осуществления 1 настоящего изобретения обеспечивается реверс поворотного участка 1 (поворот поворотного вала W1 запястья W).
[Шланги 2 и 3, перегородки 4 и неподвижная стенка 5]
Как показано на фигурах 1 и 2, шланги 2 и 3 могут быть двух типов: три шланга подвода жидкой среды 2 для подвода хладагента (например, воды) или рабочей жидкости на масляной основе со стороны корпуса робота на вход рабочего устройства и три шланга отвода жидкой среды 3 для отвода хладагента или отводимой жидкости на основе масла, нагреваемой в рабочем устройстве, с выхода рабочего устройства на вход корпуса робота. В качестве шлангов 2 и 3 могут использоваться трубки, изготовленные из эластичных материалов типа полимера, резины или металлические трубки, через которые проходит жидкая среда.
Перегородки 4 выполнены в виде семи кольцевых металлических пластин и установлены с интервалами вокруг поворотного участка 1 с образованием шести кольцевых зазоров, в которых располагаются шланги 2 и 3. При повороте поворотного участка 1 каждый кольцевой зазор обеспечивает изменение диаметра или перемещение шлангов 2 и 3, образующих спираль с неплотной навивкой. Как показано на фиг.1, перегородки 4 крепятся к поворотному участку 1 болтами, и поэтому они поворачиваются вместе с поворотным участком 1. Кроме того, на внутренней периферийной части каждой перегородки 4 предусмотрены две выемки 6, расположенные под углом 180° относительно друг друга, при этом другой конец каждого из шлангов 2 и 3, намотанных вокруг поворотного участка 1, проходит через выемки 6 на вход рабочего устройства, подключенного к отводящему трубопроводу поворотного участка 1.
Неподвижная стенка 5 выполнена в виде металлического элемента, закрывающего половину наружной периферии перегородок 4, и крепится без возможности поворота относительно поворотного участка 1 на неподвижной внешней стороне неповоротного участка W2, который является составной частью запястья W. Шесть Г-образных патрубков 7, по три в комплекте, крепятся к неподвижной стенке 5 под углом 180° относительно друг друга, при этом один конец каждого шланга 2 и 3, идущий со стороны корпуса робота, намотан вокруг поворотного участка 1 и проходит через Г-образные патрубки 7. В то же время, так как неподвижная стенка 5 закрывает только половину внешней периферии перегородок 4 (вторая половина неподвижной стенки 5 образует открытый участок) шланги 2 и 3 могут свободно проникать со стороны открытого участка в кольцевые зазоры, образованные перегородками 4, и свободно наматываться по спирали вокруг поворотного участка 1 через этот открытый участок. В частности, легко выполняется установка и замена шлангов 2 и 3.
[Прокладка шлангов 2 и 3]
Как показано на фиг.1, три шланга подвода жидкой среды 2 и три шланга отвода жидкой среды 3, по три в связке, идут от корпуса робота через руку робота к участку запястья W, где они фиксируются и затем разделяются на шланги подвода жидкой среды 2, идущие к Г-образным патрубкам 7, установленным с одной стороны неподвижной стенки 5 (левая сторона фиг.1), и шланги отвода жидкой среды 3, идущие к Г-образным патрубкам 7 на другой стороне неподвижной стенки 5 (правая сторона фиг.1). Затем шланги 2 и 3 изгибаются для подхода к Г-образным патрубкам 7, проходят параллельно перегородкам 4 и входят в кольцевые зазоры, образованные перегородками 4. Шланги подвода жидкой среды 2 и шланги отвода жидкой среды 3 чередуются в кольцевых зазорах.
Как показано на фиг.3, каждый из шлангов подвода жидкой среды 2, установленных со стороны входа в кольцевой зазор, образует спираль с неплотной навивкой по часовой стрелке вокруг поворотного участка 1 и затем проходит через одну выемку 6 (на фиг.3 выемка расположена справа), выполненную на внутренней периферийной части перегородки 4, на вход рабочего устройства, соединенного с нисходящим трубопроводом поворотного участка 1.
С другой стороны, как показано на фиг.4, каждый из шлангов отвода жидкой среды 3, установленных со стороны входа в кольцевой зазор, образует спираль с неплотной навивкой против часовой стрелки вокруг поворотного участка 1 и затем проходит через другую выемку 6 (на фиг.4 расположена слева), выполненную на внутренней периферийной части перегородки 4, на вход рабочего устройства, соединенного с нисходящим трубопроводом поворотного участка 1.
Наконец, как показано на фиг.5, в данном примере осуществления настоящего изобретения три шланга подвода жидкой среды 2 и три шланга отвода жидкой среды 3 подключены к трансформатору Т, верхнему чипу С1 и нижнему чипу С2, входящим в состав рабочего устройства, и образуют циркуляционный контур, который подводит хладагент от корпуса робота к этим элементам, входящим в состав рабочего устройства, а затем отводит жидкую среду с выхода рабочего устройства на вход корпуса робота.
Шланги 2 и 3 могут поворачиваться на ±360° или больше в зависимости от длины навивки или способа навивки (свободной или плотной навивки) вокруг поворотного участка 1.
[Использование шарнирного соединения]
Как показано на фиг.6(а), при повороте поворотного участка 1 шарнирного соединения по часовой стрелке одновременно с ним начинают поворачиваться перегородки 4, установленные с возможностью поворота, и таким образом шланг подвода жидкой среды 2, зафиксированный с одной стороны Г-образных патрубков 7 на неподвижной стенке 5 и проходящий с другой стороны через выемки 6 в перегородке 4, перемещается при повороте поворотного участка 1, и навивка шланга подвода жидкой среды 2 уплотняется так, что диаметр свободной спирали вокруг поворотного участка 1 уменьшается.
С другой стороны, как показано на фиг.6(b), когда поворотный участок 1 шарнирного соединения начинает поворачиваться против часовой стрелки, шланг 2, плотно намотанный вокруг поворотного участка 1, перемещается при повороте поворотного участка 1, и навивка шланга подвода жидкой среды 2 ослабевает так, что диаметр спирали увеличивается.
Шланг отвода жидкой среды 3 намотан вокруг поворотного участка 1 в направлении, обратном направлению навивки шланга подвода жидкой среды 2 (против часовой стрелки), таким образом, когда шланг подвода жидкой среды 2 поворачивается в направлении сжатия навивки, навивка шланга отвода жидкой среды 3 ослабевает и расширяется от центра при повороте вала, а когда шланг подвода жидкой среды 2 поворачивается в направлении ослабления навивки, навивка шланга отвода жидкой среды 3 уплотняется и навивается при повороте вала на центральную часть.
[Выступающие точки шарнирного соединения]
В этом шарнирном соединении диаметр спирали каждого шланга 2 и 3 меняется при повороте поворотного участка 1, и таким образом шланги не закручиваются или не запутываются, обеспечивая, таким образом, плавную прокладку шлангов 2 и 3 со стороны запястья на вход рабочего устройства или с выхода рабочего устройства в сторону запястья.
В состав шарнирного соединения входят шланги 2 и 3, перегородки 4, неподвижная стенка 5 и Г-образные патрубки 7, и каждый из компонентов может быть относительно недорого и просто обработан и изготовлен.
Кроме того, потоки жидкой среды, проходящие через шланг, и поверхность скольжения шланга (внешняя периферийная поверхность шланга) непосредственно не соприкасаются при повороте поворотного участка 1, и таким образом примеси из жидкости не попадают в шланг, если таковые вообще имеются, что повышает ресурс устройства.
Кроме того, так как шланг просто наматывается по спирали вокруг поворотного участка 1, то конструкция проста, и замена шланга может легко выполняться без удаления рабочего устройства с шарнирного соединения и без отсоединения самого шарнирного соединения.
[Другие примеры осуществления настоящего изобретения]
Может быть предусмотрена сменная защитная крышка, которая закрывает отверстие в неподвижной стенке 5. Такая крышка может предотвращать повреждение шлангов 2 и 3 брызгами расплавленного металла, образующимися в результате сварки во время работы рабочего устройства типа сварочного пистолета.
Кроме того, для обеспечения изменения диаметра и скольжения шлангов 2 и 3 в кольцевых зазорах во время поворота на каждую из перегородок 4 и на каждый из шлангов 2 и 3 может наноситься смазка или парафин. Это предотвращает повреждение или разрушение шлангов в результате трения и увеличивает ресурс устройства.