Передвижной манипулятор

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к устройствам перемещения и загрузки заготовок на металлообрабатывающие станки.
Сложность процесса загрузки заготовок заключается в необходимости установки грузов на рабочий стол станка, который представляет собой нишу, к которой возможен только фронтальный доступ, т.к. сверху и с боков она закрыта конструкциями станка. В качестве грузов могут выступать заготовки деталей, группы заготовок, установленных на технологические палеты, станочная оснастка, имеющие вес, неудобный для ручного выполнения операции.
Известны устройства, облегчающие загрузку рабочего стола заготовками. Такие устройства, представляют собой манипулятор, устанавливаемый около станка. Вертикальное перемещение груза производится при помощи электрического привода, а горизонтальное перемещение и позиционирование на рабочий стол - вручную. Таким образом, манипулятор позволяет оперировать массивными деталями одному человеку.
Известно устройство типа "рука" для передачи изделий (см., патент RU №2224639 МПК B25J 18/04, публикация от 2004.02.17), содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном и исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод. Ведущее звено исполнительного механизма жестко сопряжено с выходным звеном передаточного механизма, при этом центры качания обоих звеньев совмещены.
Известен манипулятор подачи заготовок на токарном станке с ЧПУ (см., патент RU №71290 МПК B25J 9/00, B25J 9/14, публикация от 2008.03.10), содержащий основание, механическую руку, установленную на основании с возможностью горизонтального и вертикального перемещения, при этом механическая рука включает два пневмоцилиндра - вертикальный и горизонтальный, соединенных между собой ортогонально, и пневмозахват, выполненный в виде двух скоб с цилиндрическими внутренними поверхностями с пневмоцилиндром для зажима и разжима двух скоб и размещенный на конце горизонтального пневмоцилиндра.
Наиболее близким аналогом полезной модели является манипулятор (см., https://www.erowa.com/en/solutions/erowa-lift-23583?), содержащий механизм вертикального и ручного горизонтального позиционирования свыше 180° градусов складного кронштейна с быстроразъемными захватами, предназначенными для установки заготовок на станке, а также снабжен двуручным блоком управления, при этом вертикальное перемещение складного кронштейна размещено в стойке, нижний конец которой соответственно жестко закреплен на неподвижном основании около станка, а на верхнем конце установлен гидроцилиндр, связанный с механизмом вертикального перемещения складного кронштейна.
Недостатком известного устройства является то, что для организации полноценного технологического процесса на участке механообработки требуется установка такого манипулятора возле каждого станка, а также наличие транспортной системы для перемещения деталей между станками или складом.
Целью полезной модели является объединение в одном устройстве нескольких функций:
- снятие груза (заготовки, палеты или приспособления) со стеллажа или иного места временного хранения;
- доставка к месту обработки (станку);
- установка на рабочий стол станка;
- снятие готовой детали (или палеты) со станка после обработки и ее перемещение на следующий станок или к месту хранения;
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение производительности вспомогательных операций.
Технический результат достигается тем, что складной кронштейн с механизмами вертикального и горизонтального перемещения, оснащенный быстроразъемными захватами, предназначенными для захвата заготовок, устанавливается на электрифицированную подвижную тележку. При этом, передвижение манипулятора по раме в вертикальном направлении обеспечивается электрифицированным механизмом, а горизонтальное позиционирование производится вручную. Кронштейн манипулятора может поворачиваться относительно рамы на угол более 180 градусов, что позволяет подводить тележку к станку или стеллажу любым боком. Электрифицированная тележка также имеет ручное управление, обеспечивающее передний и задний ход, маневрирование.
Сущностью решения является то, что комбинированное устройство, совмещающее в себе функции манипулятора и транспортной тележки, позволяет точно и без значительных усилий установить и снять заготовку с рабочего стола станка, и переместить заготовку или деталь на другой станок либо на склад.
При этом, вследствие ручного управления манипулятором и тележкой, устройство не требует какого-либо программирования или дополнительной оснастки, а также допускает обслуживание нескольких станков.
Конструкция быстроразъемного захвата определяется ответной частью, установленной на перемещаемом грузе, как простейший пример на чертеже фиг. 1. показан крюк поз.12, цепляемый за рым-болт.
Техническое решение проиллюстрировано графическим материалом, где на чертежах фиг. 1, 2 приведено устройство реализации передвижного манипулятора.
Состав передвижного манипулятора.
1 рама;
2 каретка;
3 складной кронштейн;
4 ручки управления манипулятором в горизонтальном направлении;
5 пульт управления манипулятором в вертикальном направлении;
6 подвижная тележка;
7 аккумулятор, электрический привод и электрифицированный механизм (не указаны на чертеже);
8 ведущее колесо;
9 рукоятка управления тележкой;
10 откидные опоры;
11 грузовая площадка;
12 захват;
13 фиксатор;
Динамика работы передвижного манипулятора.
На раме 1, установлены механизмы, обеспечивающие вертикальное и горизонтальное перемещение. По раме 1 перемещается каретка 2, на которой установлен складной кронштейн 3, обеспечивающий перемещение в любую точку сектора в пределах 180 градусов на расстоянии полностью вытянутого кронштейна. Кронштейн в горизонтальной плоскости перемещается вручную при помощи ручек 4, а каретка 2 перемещается по раме 1 в вертикальном направлении при помощи электрифицированного механизма. Кронштейн 3 оканчивается быстроразъемным захватом 12, крюком или иным приспособлением для захвата детали или палеты. Также, на конце кронштейна 3 установлены ручки 4 для его горизонтального перемещения и пульт 5, позволяющий управлять вертикальным перемещением. Для стопорения во время движения кронштейн оснащен фиксатором 13.
Зона перемещения детали, расположение манипулятора, оператора и станка схематически показана на чертеже фиг. 2.
Рама 1 с механизмами перемещения установлена на подвижную тележку 6, на которой расположен аккумулятор и электрический привод 7, обеспечивающий вращение ведущего колеса 8. Поворот тележки 6 во время движения производится при помощи рукоятки 9, оснащенной регулятором скорости и переключателем направления движения. Для обеспечения боковой устойчивости тележка оснащена откидными опорами 10.
Выполнение работ с помощью передвижного манипулятора производится следующим образом. Сначала заготовка или палета забирается со склада и устанавливается на грузовую площадку 11, размещенную в нижней части тележки 6. Затем, оператор подводит тележку к станку и располагает ее так, как показано на фиг. 2. Далее оператор захватывает заготовку и переносит ее с грузовой площадки 11 на рабочий стол станка. При выполнении операций загрузки детали возле станка или на складе выдвигается боковая опора 10.
Таким образом, производится совмещение операции транспортировки и установки заготовки на станок одним механизмом.
Кроме описанных выше составных частей манипулятора, в состав устройства могут входить и другие элементы, улучшающие его характеристики. Например, возможно оснащение датчиками веса, устройствами блокировок, расширенным набором захватных приспособлений, дополнительным подвижным столом для перекладывания деталей и др.
Технико-экономическим достоинством решения является упрощение процесса перемещения и загрузки деталей, а также избавление от необходимости оборудовать каждое рабочее место стационарным приспособлением. Один передвижной манипулятор позволяет обслуживать несколько станков. Особенно заметен эффект от его внедрения на участках со станками с ЧПУ, не требующими непосредственных действий от оператора в процессе обработки детали.