АДАПТИВНЫЙ СХВАТ СБОРОЧНОГО РОБОТА

Полезная модель относится к области машиностроения, к захватывающим устройствам промышленных роботов и манипуляторов, точнее, к адаптивным схватам, предназначенным для автоматизации сборки соединений различных деталей, например, типа «вал-втулка» или «втулка-втулка», при условии гарантированного зазора в соединении, и может быть использована в механосборочном производстве.
Известные из уровня техники адаптивные схваты, обеспечивающие сборку цилиндрических соединений при наличии начального рассогласования осей посредством активной или пассивной адаптации, в большинстве своем имеют конструктивно усложненное решение, к примеру, схваты по авторским свидетельствам SU 1495121 А1, 1989 г. и SU 1701517 А1, 1991 г.
Так, схват по SU 1495121 содержит не менее трех независимых зажимных губок, самостоятельно реагирующих на перекосы собираемых деталей под действием системы имеющих пространственное размещение поворотных рычагов, связанных с подвижными от воздействующего на них штока пневмоцилиндра ползунами и комплекса пружин.
В адаптивном сборочном схвате по SU 1701517 предусмотрена отдельная пневматическая система компенсации несоосности собираемых деталей. Сведение и разведение четырех зажимных губок в нем осуществляется от отдельного пневмопривода через рычажную систему, связанную со штоком поршня этого привода.
Известным, например из описаний к патенту RU 2010692, 1994 г. или авторскому свидетельству SU 1632781, 1991 г., адаптивным захватным устройствам, используемым при автоматизации сборки соединений типа «вал-втулка» с помощью промышленных роботов и манипуляторов, по сравнению с предыдущими аналогами, присущи более упрощенные конструктивные решения. Однако в них еще недостаточно минимизировано число промежуточных звеньев и связей в системах обеспечения адаптации.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является адаптивный схват, обладающий достаточно простой системой пассивной адаптации, который содержит штангу для взаимосвязи с исполнительным звеном робота с установленной на ней опорной тарелкой, корпус, закрепленный на опорной тарелке с возможностью упругих продольных перемещений в вертикальной плоскости, и размещенные внутри корпуса посредством направляющих шпилек с пружинами подвижные вдоль шпилек зажимные губки с призмами на противоположных концах (Кольчугин Е.И., Диссертация на соискание степени к.т.н. «Повышение эффективности роботизированной сборки цилиндрических соединений с зазором на основе применения пассивной адаптации и низкочастотных колебаний», МОСКВА, 2011 г., деп. 04.2.01 155747, стр. 111, рис 4.3).
В прототипе зажим собираемой детали в схвате обеспечивается только за счет сил трения между зажимными губками и собираемой деталью под действием поджимающих губки пружин за счет их упругости, что следует отнести к недостатку прототипа, поскольку это снижает эксплуатационную надежность схвата и область его применения, ограничивает диапазон собираемых деталей.
Задача, решаемая полезной моделью, направлена на устранение недостатков прототипа и создание улучшенного схвата сборочного робота, обладающего расширенными технологическими возможностями при упрощенной, по сравнению с известными аналогами, системе пассивной адаптации.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемой полезной модели, заключается в повышении эксплуатационной надежности схвата.
Сущность полезной модели заключается в том, что в адаптивном схвате сборочного робота, содержащем предназначенную для взаимосвязи с исполнительным звеном робота штангу с установленной на ней опорной тарелкой, корпус, закрепленный на опорной тарелке с возможностью упругих продольных перемещений в вертикальном направлении, и размещенные внутри корпуса посредством направляющих шпилек и пружин подвижные зажимные губки с призмами на противоположных концах, в отличие от прототипа имеется пневмоцилиндр двухстороннего действия с двумя штоками и размещенными на них пластинами, жестко связывающими штоки с зажимными губками.
Дополнительные отличия состоят в том, что в частных случаях исполнения:
- зажимные губки со стороны нижних призм оснащены дополнительными захватными пальцами;
- штанга имеет переходник, позволяющий варьировать крепление схвата в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно фланца исполнительного звена робота.
Наличие жесткой связи зажимных губок схвата со штоками подвижных поршней пневмоцилиндра двухстороннего действия позволяет снять зависимость силы захвата детали от упругости пружин, поджимающих зажимные губки, что, в свою очередь, позволяет повысить эксплуатационную надежность схвата, расширить номенклатуру собираемых с его помощью деталей по габаритным признакам. Этому же способствует и обеспечение упругой податливости устройства в двух взаимно перпендикулярных направлениях при его выполнении компактным, с достаточно минимизированным числом конструктивных звеньев и связей.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг. 1 дан общий вид адаптивного схвата сборочного робота; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 - схема адаптивной сборки с захватом собираемой детали по наружной поверхности, начальное положение; на фиг. 4 - то же, в конечном положении; на фиг. 5 - схема адаптивной сборки с захватом детали по внутренней поверхности, начальное положение; на фиг. 6 - то же, в конечном положении.
Адаптивный схват сборочного робота (фиг. 1) содержит корпус 1, опорную тарелку 2, штангу 3 и переходник 4. Корпус 1 и опорная тарелка 2, упруго связанные шпильками 5 и пружинами 6, установлены на штанге 3 и поджаты упорным кольцом 7. Штанга 3 устанавливается в продольном или поперечном направлении к оси переходника 4 болтами 8. В корпусе 1 расположены зажимные губки 9, оснащенные по краям внутренней части призмами 10, а со стороны нижних призм - захватными пальцами 11. Губки 9 упруго крепятся в корпусе 1 при помощи направляющих шпилек 12 и пружин 13. В качестве привода зажимных губок 9 предусмотрен пневмоцилиндр двухстороннего действия 14, имеющий два штока с поршнями 15 (рис. 2). Подвод сжатого воздуха в рабочую полость 16 (система каналов подвода на чертежах не показана) пневмоцилиндра 14 осуществляется через штуцеры 17 и 18. Штоки 15 и губки 9 жестко скреплены посредством пластин 19 и винтов 20.
Устройство работает следующим образом.
Воз
Воз
Сб
Z
∑
Перед захватом присоединяемой детали по наружной поверхности, например вала 21, сжатый воздух под давлением Р подается через штуцер 17 в среднюю область рабочей полости 16 пневмоцилиндра 14, губки 9 размыкаются и схват готов к захвату вала 21. Для чего далее давление Р подается через штуцер 18 в крайние области рабочей полости 16 и губки 9 смыкаются, фиксируя вал 21 (фиг. 2). Если в момент сопряжения вала 21 с втулкой 22 имеется рассогласования осей собираемых деталей, то под действием сборочной силы Р фаска вала 21 упирается в фаску втулки 22 и пружины 6 поджимаются на величину Δ не позволяя реакциям в месте контакта достичь критического значения, чтобы исключить заклинивание системы и порчу оборудования или собираемых деталей (фиг. 3). В результате осуществляется скольжение деталей по фаскам, после прохождения которых начинается сопряжение по цилиндрическим поверхностям, и под действием реакционных сил происходит коррекция положения вала 21 относительно втулки 22 в сторону компенсации суммарной погрешности позиционирования Δ, т.е. осуществляется процесс пассивной адаптации (фиг. 4).
Предлагаемый схват обладает расширенными, по сравнению с прототипом, технологическими возможностями, т.к. позволяет осуществлять соединения не только типа «вал-втулка», но и другие типы соединений, например, типа «втулка-втулка» (фиг. 5).
Воз
Воз
Сб
Z
В последнем случае для захвата первой присоединяемой детали - втулки 23 по ее внутренней поверхности сжатый воздух под давлением Р подается через штуцер 18 в крайние области рабочей полости 16 пневмоцилиндра 14 и губки 9 смыкаются, позволяя ввести пальцы 11 в отверстие втулки 23. После чего давление Р подается через штуцер 17 в среднюю область рабочей полости 16 пневмоцилиндра 14 и губки 9 размыкаются, фиксируя втулку 23 на пальцах 11. В момент сопряжения втулок 23 и 24 при наличии рассогласования осей под действием сборочной силы Р фаска втулки 23 также упирается в фаску отверстия базовой детали 24 и пружины 6 поджимаются на величину Δ не позволяя реакциям в месте контакта достичь критического значения. Благодаря наличию фасок происходит самоцентрирование собираемых деталей, и осуществляется их сопряжение по цилиндрическим поверхностям (фиг. 6).
Предлагаемый адаптивный схват может быть установлен как на промышленный робот, так и на сборочный автомат, и применяться на основных и вспомогательных сборочных операциях. К тому же он применим в различных условиях сборки: при неподвижно установленной базовой из собираемых деталей или с обеспечением ее колебаний. Пневмоцилиндр в нем может быть заменен другим типом линейного привода двухстороннего действия.
Реализация полезной модели не требует значительных капитальных вложений. Схват может быть изготовлен в рамках действующего производства с использованием доступных материалов и комплектующих.