Манипулятор глобусный

Устройство относится к области машиностроения и приборостроения, к технике для поддерживания, подачи деталей или манипулирования ими, а именно устройствам точного позиционирования деталей сферической формы для проведения измерений и контроля заданных параметров изделий, где требуется обеспечить установку деталей на рабочую поверхность с высокой точностью и стабильностью положения.
Преимущественная область его применения - в машиностроительном и энергетическом производстве при изготовлении изделий сферической и конусообразной формы для контроля действительных размеров параметров наружных и внутренних поверхностей - радиусов таких изделий, в том числе оптических, прецизионных покрытий, с применением стандартных средств измерения прямым измерением, а также радиометрических и спектрометрических методов неразрушающего контроля разноплотности и разнотолщинного покрытия.
Известно а.с. №2517962, опубликованное 10.06.2014 г., в котором заявлено устройство для позиционирования объекта, содержащее средство угловой ориентации, состоящее из подвижной и неподвижной частей, и средство вертикальной подачи, связанное с подвижной частью средства угловой ориентации. Средство угловой ориентации обеспечивает угловую ориентацию объекта относительно двух пересекающихся взаимно перпендикулярных горизонтальных осей и может быть выполнено в виде сферического шарнира. Средство вертикальной подачи обеспечивает перемещение объекта относительно подвижкой части средства угловой ориентации вдоль вертикальной оси и может быть выполнено в виде линейного электродвигателя или пъезоприводного исполнительного механизма.
Недостатком данного устройства является невозможность подведения рабочего органа к внутренней поверхности полусферической детали по причине занятости центральной части стола, а также ограничения угла поворота по геометрическим параметрам.
Известно также а.с. №2201576, опубликованное 27.03.2003, в котором заявлено устройство для измерения'толщины стенки пустотелой цилиндрической детали. Устройство содержит основание с направляющей, на котором размещены подвижный базирующий узел с роликовой опорой и поворотно-прижимным устройством, а также кронштейн, в котором на оси, параллельной основанию, установлена поворотная измерительная головка с закрепленными на ней базовым упором и индикатором.
Недостатками данного устройства являются невозможность выполнения работ с деталями в виде полусфер, невозможность точного позиционирования, а также отсутствие механизации вращения детали в процессе проведения измерения.
В наклонно-поворотном стенде (а.с. 765738 опубликовано 25.09.1980 г.), имеются основание, наружная рама с полуосями, внутренняя рама с платформой для установки объекта.
Вращение платформы выполняется вручную. Изменение углового положения наружной рамы выполняется вручную, дискретно, по упорам на определенные углы, что позволяет исследовать только определенные зоны объекта. В стенде отсутствует кронштейн, жестко связывающий измерительный прибор с осями исследуемого объекта, поэтому крепление объекта на стенде, выставление относительно средств исследования, например оптических, лазерных, радиографических приборов, требует времени и вносит субъективный фактор в погрешность исследования.
Известный стенд Ж54А9285 (владелец ФГУП «Комбинат «Электрохимприбор»), выбранный в качестве прототипа заявляемого манипулятора, содержит основание, наклонно-поворотный стол, скобу, в верхней и нижней частях которой установлены рабочие приспособления.
Недостатками данного стенда являются невысокая точность центрирования и трудоемкая установка вследствие крепления проверяемой детали на четырех независимо перемещаемых вручную упорах с контролем положения по линейке с ценой деления 1 мм, невозможность отметить на поверхности детали контролируемые точки, избыточные кинематические цепи и сложные устройства устранения люфтов в приводах вращения и наклона стола.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью - реализация возможности позиционирования деталей типа «полусфера» относительно рабочих приспособлений с повышенной точностью прихода в контрольную точку, произвольно расположенную на сферической поверхности и снижение трудоемкости установки обрабатываемой детали за счет механизации центрирования детали на опорной поверхности и прецизионного перемещения манипулятора во всех степенях свободы.
Для решения этой проблемы манипулятор глобусный включает (см. фиг. 1, 2) раму 1 со скобой 2, на концах которой организованы гнезда для установки рабочих приспособлений. Кроме того на скобе размещен стационарный лазерный указатель 3 для указания точки отсчета при вращении изделия, а также предусмотрена возможность установки съемного лазерного указателя 4 для предварительной разметки точек на наружной поверхности изделия. К раме на осях 5, установленных в подшипниковых опорах 6, крепится механизм вращения изделия. Для установки изделия предусмотрены три рычага 7, сводящиеся к центру по принципу диафрагмы, которые для исключения прогиба катаются на роликах по поверхности опорного кольца 8. Рычаги приводятся в движение вращением поворотного кольца 9, которое фиксируется маховичком 10. Вращение изделия осуществляется с помощью электродвигателя 11, соединенного через муфту с червяком 12,находящимся в зацеплении с червячным колесом 13 из полиамида, которое для устранения люфта в соединении выполнено составным из двух дисков, подпружиненных друг относительно друга. Преобразователь угловых перемещений 14, связанный через муфту с противоположным концом червяка, отслеживает угловую величину поворота вала электродвигателя для управления остановкой изделия в заданном угловом положении при вращении. В нижней части рамы установлен сервомеханизм 15, через кронштейн 16 соединенный с механизмом вращения и обеспечивающий его наклон на 30° в одну сторону и на 45° в противоположную, при этом имеющийся минимальный люфт в шариковинтовой передаче сервомеханизма нивелируется за счет того, что нагрузка на его шток не является знакопеременной, т.е. направлена всегда в одну сторону. Преобразователь угловых перемещений 17, связанный через муфту с осью, отслеживает угловую величину поворота оси механизма вращения для управления остановкой изделия в заданном угловом положении при наклоне. Управление манипулятором осуществляется с помощью персонального компьютера в ручном либо автоматизированном режиме.
Манипулятор глобусный работает следующим образом.
Вращают поворотное кольцо 9, сводя рычаги 7 до диаметра, близкого к диаметру изделия, устанавливают изделие на опорные поверхности рычагов 7 и вращением поворотного кольца 9 сводят рычаги 7 до касания боковой поверхности изделия. Фиксируют поворотное кольцо 9 маховичком 10. При необходимости, в ручном режиме управления поворачивают механизм вращения до совпадения метки на изделии с точкой стационарного лазерного указателя 3. Запускают управляющую программу на персональном компьютере, при этом в требуемых точках выполняются измерения, наблюдения или обработка изделия в зависимости от приспособлений, установленных в гнездах скобы 2.