УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИЗДЕЛИЙ
DEVICE FOR ITEMS TRANSMISSION

Предлагаемое изобретение относится к комбинированным механизмам со сложным движением выходных звеньев, которые применяются для выполнения вспомогательных операций при обслуживании работы 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, содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма - многозвенника с выходным звеном, совершающим возвратно-поступательное движение, исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод (патент №2191108 РФ, опубл. в БИПМ, 2002. - №29 - прототип).
Основным недостатком прототипа являются сложность (не технологичность) переналадки передаточного механизма при изменении величины поступательного хода выходного звена и повышенные энергозатраты на удерживание изделий губками в интервалах рабочих ходов.
При использовании устройства для передачи изделий между машинами в составе технологической линии нередко возникает необходимость изменения величины хода выходного звена передаточного механизма, несущего выходные звенья с губками. Практически такая задача возникает во всех случаях изменения расстояния между позициями «схват изделия» и «выдача изделия». В конструкции прототипа возможность такой переналадки не предусмотрена.
Повышенные энергозатраты на удерживание изделий губками связаны с тем, что сжатое положение губок и удерживание изделий при переносе из позиции «схват изделия» в позицию «выдача изделия» обеспечивается в результате взаимодействия роликов выходных звеньев исполнительного механизма с фигурными пазами копира на всем пути движения выходных звеньев. При переносе изделий повышенной массы возникают значительные силы трения и соответствующий рост расхода мощности.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности оперативной переналадки устройства на заданную величину прямолинейного хода выходных звеньев с губками и снижение энергозатрат на передачу изделий из позиции в позицию.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для передачи изделий, содержащем комбинированный механизм, выполненный в виде многозвенного передаточного механизма с выходным звеном, исполнительного механизма с выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод, передаточный механизм включает кривошипно-коромысловый механизм, коромысло которого кинематически связано с выходным звеном посредством системы промежуточных звеньев, включающей подвижно связанные шатун, ползун и зубчатые колеса, при этом ползун снабжен зубчатой рейкой для сопряжения с одним из зубчатых колес, другое зубчатое колесо сопряжено с зубчатой рейкой, укрепленной на выходном звене, каждое выходное звено исполнительного механизма снабжено силовым упругим элементом и упором для фиксированного положения на выходном звене передаточного механизма.
Зубчатые колеса укреплены соосно на одной оси, при этом колеса имеют разные диаметры делительных окружностей, колесо, сопряженное с зубчатой рейкой ползуна, является колесом меньшего диаметра.
Упоры для выходных звеньев исполнительного механизма жестко укреплены в концевой части выходного звена передаточного механизма.
Переналадка устройства для передачи изделий на новый заданный ход выходного звена передаточного механизма может быть вызвана различными требованиями, например, при переходе на передачу изделий между другими машинами линии, при агрегатировании устройства в линии, осуществляющей иной технологический процесс, при размещении устройства в новых рабочих зонах и др.
В предлагаемом устройстве для передачи изделий предусмотрена и конструктивно решена возможность выполнения оперативной переналадки на новый заданный ход выходного звена передаточного механизма. Переналадка устройства обеспечивается наличием зубчатых колес разного диаметра, при этом колесо меньшего диаметра сопряжено с зубчатой рейкой ползуна, а колесо большего диаметра - с рейкой, укрепленной на выходном звене передаточного механизма. Оба колеса жестко укреплены на одной оси, смонтированной в подшипниковых опорах, при этом колесо большего диаметра выполнено быстросъемным. Передаточное число между диаметрами делительных окружностей колес определяет разность линейных ходов ползуна и выходного звена. Так, при равенстве диаметров колес обеспечивается равенство ходов ползуна с зубчатой рейкой и выходного звена передаточного механизма, несущего выходные звенья исполнительного механизма с губками. Если, например, отношение диаметров колес составляет 1:5, то следует, что ход выходного звена передаточного механизма будет в 5 раз больше хода ползуна с рейкой. Очевидно, для переналадки необходимо иметь набор колес большего диаметра.
Уменьшение энергозатрат на передачу (транспортировку) изделий из позиции «схват изделия» в позицию «выдача изделия» в предлагаемом устройстве достигается тем, что губки удерживают изделие, переносимое из одной позиции в другую, при таком фиксированном положении выходных звеньев, которое обеспечивается их контактом с упорами посредством силовых упругих элементов. Разжатие же губок обеспечивается выходными звеньями на границах ходов в результате взаимодействия их роликов с раздвижными клиньями. Таким образом исключаются энергозатраты на удерживание изделий губками при движении между упомянутыми позициями. Такие затраты могут быть особенно значительными при передаче изделий повышенной массы.
Фиксирование положения выходных звеньев исполнительного механизма относительно выходного звена передаточного механизма при передаче изделий обеспечивается посредством силовых упругих элементов, выполненных в виде пружин растяжения, и упоров, жестко укрепленных в концевой части выходного звена передаточного механизма.
Предлагаемое устройство для передачи изделий поясняется чертежом, на котором представлена кинематическая схема устройства.
Устройство содержит комбинированный механизм 1, выполненный в виде многозвенного передаточного механизма 2, исполнительного механизма 3 с губками 4 для захвата изделий, и привод 5.
Механизм 2 включает базовый механизм 6, выходное звено 7, смонтированное в неподвижных направляющих, и систему 8 промежуточных звеньев. Базовый механизм 6 выполнен в виде кривошипно-коромыслового механизма, он содержит ведущее звено-кривошип 9, шатун 10 и коромысло 11. Система 8 промежуточных звеньев включает шатун 12, шарнирно связанный с коромыслом 11 базового механизма 6, ползун 13 с укрепленной на нем зубчатой рейкой 14, укрепленные на оси 15 зубчатые колеса, соответственно малое колесо 16 и большое колесо 17, при этом колесо 16 сопряжено с рейкой 14, а колесо 17 - с рейкой 18, укрепленной на выходном звене 7.
Исполнительный механизм 3 выполнен в виде рычажно-кулачкового механизма, который включает выходные звенья 19 и 20 с губками 4 для захвата изделий, шарнирно связанные посредством пальца 21 с выходным звеном 7, последнее является ведущим звеном исполнительного механизма. Механизм 3 также включает раздвижные клинья 22 и 23, установленные на границах ходов выходных звеньев.
На выходных звеньях 19 и 20 смонтированы ролики соответственно 24 и 25 для взаимодействия с рабочими профилями раздвижных клиньев 22 и 23. Звенья 19 и 20 снабжены силовыми упругими элементами соответственно 26 и 27, выполненными в виде пружин растяжения, при этом один конец каждой из пружин укреплен на выходном звене, а другой - на концевой части 28 звена 7. Фиксированное положение каждого из выходных звеньев 19 и 20 на звене 7 обеспечивается посредством упоров 29 и 30, укрепленных на этом звене.
Форма губок 4 соответствует форме передаваемых изделий. При захвате и переносе изделий обеспечивается сопряжение губок с изделием по большей части периметра последнего. Губки укреплены па выходных звеньях 19 и 20 жестко, но разъемно.
Устройство для передачи изделий работает следующим образом.
При работе привода 5 вращение кривошипа 9 преобразуется посредством базового механизма 6 и системы 8 промежуточных звеньев в возвратно-поступательное движение звена 7, несущего выходные звенья 19 и 20 исполнительного механизма. За период кинематического цикла, т.е. за время одного оборота кривошипа, выходное звено 7 выполняет рабочий и холостой ход, совершая движение от позиции «схват изделия» до позиции «выдача изделия».
В упомянутых позициях губки 4 занимают разжатое положение, поскольку ролики 24 и 25 выходных звеньев 19 и 20 взаимодействуют с рабочими профилями раздвижных клиньев 22 или 23. В позиции «схват изделия» в разжатые губки подается изделие - объект манипулирования. В начале рабочего хода (с изделием в губках) ролики 24 и 25 выходных звеньев 19 и 20 перестают взаимодействовать с рабочими профилями раздвижного клина 22, при этом пружины 26 и 27 возвращают выходные звенья в фиксированное положение, т.е. до взаимодействия с упорами 29 и 30, обеспечивая этим «схват» и удерживание изделия губками 4.
При рабочем ходе - в интервале движения от позиции «схват изделия» до позиции «выдача изделия» губки занимают сжатое положение, при этом фиксированное положение выходных звеньев и губок относительно выходного звена 7 обеспечивается за счет энергии пружин 26 и 27.
По завершении рабочего хода, т.е. в позиции «выдача изделия», ролики 24 и 25 вступают во взаимодействие с рабочими профилями раздвижного клина 23, при этом губки разжимаются, освобождая изделие, и последнее выводится из устройства.
Холостой ход устройства (без изделия в губках) осуществляется в аналогичной последовательности.
При переналадке устройства на другой ход выходного звена передаточного механизма необходимо зубчатое колесо 17 заменить колесом, диаметр которого будет соответствовать новому ходу. Искомое колесо должно удовлетворять формуле
,
где D - диаметр делительной окружности нового (заменяющего) колеса;
L - новый (заданный) ход выходного звена 7;
d - диаметр делительной окружности малого зубчатого колеса 7,
d=const;
l - линейный ход ползуна 13, l=const.
Предложенное конструктивное выполнение устройства для передачи изделий позволяет оперативно выполнять переналадку на заданную величину линейного хода выходного звена, несущего выходные звенья исполнительного механизма с губками для захвата изделий, обеспечивает снижение энергозатрат на передачу изделий из позиции в позицию.