ЗАХВАТ МАНИПУЛЯТОРА

Область техники
Полезная модель относится к автоматическим устройствам для перемещения предметов, применяемых в машиностроении, строительстве, автоматических процессах, в частности в торговых автоматах.
Уровень техники
Известен торговый автомат с механизмом перемещения изделий (патент РФ №67305), имеющий магазина, манипулятор, блок управления, источник электроэнергии, устройства приема/выдачи денег, заключенных в корпус. Манипулятор расположен внутри корпуса. Манипулятор установлен с возможностью перемещения товара из магазина в нишу. Манипулятор состоит из захвата и трех механизмов (первого, второго и третьего), обеспечивающих перемещение захвата по трем координатам. Захват состоит из верхней и нижней удерживающих частей. Первый механизм обеспечивает перемещение нижней удерживающей части захвата в вертикальном направлении вверх-вниз (к верхней удерживающей части и обратно). Второй механизм обеспечивает перемещение захвата в горизонтальном направлении вперед-назад (в радиальном направлении по отношению к геометрической оси корпуса. Третий механизм обеспечивает перемещение захвата вверх-вниз в вертикальном направлении (вдоль геометрической оси корпуса). Дополнительно манипулятор может быть снабжен датчиками контроля наличия/отсутствия предмета в захвате, контроля положения захвата по трем координатам. Эти датчики соединены электрическими цепями с блоком управления и источником электроэнергии. В захвате верхней удерживающей часть и нижняя удерживающая часть, установлены с возможностью зажатия между ними предмета, вынимания предмета из магазина и освобождения предмета при нахождении захвата в нише.
Недостатками известного технического решения являются недостаточная надежность устройства, за счет перекосов и повреждение товара при его захвате.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение надежности, за счет сохранение целостности предмета и уменьшения перекосов при захвате предмета.
Поставленная цель достигается за счет того, что в захвате манипулятора, содержащем верхнюю и нижнюю челюсти, держатель, ось и привод, ось присоединена одним концом к приводу с обеспечением ее вращения при включении привода, а другим концом присоединена к верхней челюсти с обеспечением возможности вращения оси относительно верхней челюсти, при этом ось соединена с нижней челюстью с обеспечением ее перемещения вдоль оси при вращении оси, держатель соединен с верхней челюстью и приводом, верхняя челюсть соединена со вторым ограничителем, взаимодействующим с нижней челюстью с обеспечением возможности ее перемещения вдоль оси с сохранением взаимного углового расположения ее и верхней челюсти относительно оси и соединенным с осью с обеспечением ее вращения относительно второго ограничителя, нижняя челюсть снабжена второй пластиной, основанием, первым ограничителем и пружиной, при этом пружина установлена между второй пластиной и основанием, а первый ограничитель установлен на второй пластине или основании с обеспечением возможности ограниченного перемещения второй пластины вдоль оси относительно основания.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежом, где изображен общий вид захвата манипулятора.
Раскрытие полезной модели
На чертеже обозначены: гайка 1, тарелки 2, ось 3, первая пластина 4, вторая пластина 5, первый ограничитель 6, второй выступ 7, первый выступ 8, стенка 9, третья пластина 10, датчики усилия 11, вал 12, шаговый двигатель 13, муфта 14, держатель 15, первая втулка 16, основание 17, стержень 18, вторая втулка 19, пружины 20.
Основными элементами устройства являются ось 3, верхняя челюсть, нижняя челюсть, второй ограничитель, держатель 15, привод, выполненный в виде шагового двигателя 13.
Здесь и далее под вертикальным понимается направление, параллельное вектору силы тяжести, под горизонтальным понимается направление, перпендикулярное вектору силы тяжести. Направление «сверху вниз» принимается совпадающим с направлением вектора силы тяжести. Расположение элементов устройства «выше» или «ниже» понимается по отношению к горизонтальной поверхности, на которой может быть установлено устройство.
Вал 12 шагового двигателя 13 соединен посредством муфты 14 с осью 3. Ось 3 представляет собой стержень с выполненной на нем резьбой. Ось 3 расположена вертикально. Корпус шагового двигателя 13 соединен с держателем 15. Держатель 15 представляет собой тело сложной формы. Держатель 15 расположен вертикально. К держателю 15 присоединена верхняя челюсть. Верхняя челюсть представляет собой первую пластину 4 с расположенным в ней концом оси 3. Первая пластина 4 расположена перпендикулярно оси 3.
Нижняя челюсть состоит из второй пластины 5, первого ограничителя 6, скобообразного элемента, датчиков усилия 11 и пружин 20. Ниже первой пластины 4 расположена вторая пластина 5. Вторая пластина 5 расположена параллельно первой пластине 4. Вторая пластина 5 расположена на оси 3 на некотором расстоянии от первой пластины 4. С противоположной стороны от первой пластины 4 ко второй пластине 5 присоединен первый ограничитель 6. Первый ограничитель 6 может быть выполнен в виде утолщения второй пластины 5, к которому присоединены первые выступы 8, либо в виде пластин или стержней, присоединенных ко второй пластине 5, на которых выполнены первые выступы. Первые выступы 8 обращены в противоположные стороны друг относительно друга. Ниже первого ограничителя 6 расположен скобообразный элемент. Скобообразный элемент состоит из основания 17, с присоединенной по его краям стенкой 9. Основание 17 может быть выполнено в виде пластины, расположенной параллельно второй пластине. На свободном крае стенки 9 выполнены вторые выступы 7, обращенные вовнутрь скобообразного элемента. К основанию 17 скобообразного элемента присоединена первая втулка 16. Первая втулка 16, в частном случае, выполнена в виде полого цилиндра, на внутренней поверхности которого выполнена резьба. В первую втулку 16 вкручена ось 3. Между первым ограничителем 6 (или второй пластиной 5) и основанием 17 расположены пружины 20 и датчики усилия 11. Каждая пружина 20 расположена между тарелками 2. Одна тарелка 2 прижата пружиной 20 к первому ограничителю 6, другая тарелка 2 прижата к датчику усилия 11. Датчики усилия 11 присоединены к основанию 17 скобообразного элемента. Датчики усилия 11 могут быть соединены с блоком управления. Стенки 9 со вторыми выступами 7 установлены относительно первого ограничителя 6 так, что перемещение скобообразного элемента относительно второй пластины 5 ограничивается первыми 8 и вторыми 7 выступами за счет их взаимного упирания при достижении определенного расстояния между второй пластиной 5 и скобообразным элементом.
Верхняя челюсть, нижняя челюсть и третья пластина 10 соединены вторым ограничителем. Третья пластина 10 расположена под основанием 17. Третья пластина 10 расположена на некотором расстоянии от основания. Третья пластина 10 расположена на оси 3 и расположена параллельно первой 4 и второй 5 пластинам. Второй ограничитель состоит из второй втулки 19, третьей пластины 10 и стержня 18. Вторая втулка 19 присоединена к стенке 9 скобообразного элемента. Стержень 18 пропущен в соосные отверстия, выполненные в первой пластине 4, второй пластине 5, третьей пластине 10 и во второй втулке 19. Стержень 18 своими концами закреплен, при помощи гаек 1, в первой пластине 4 и третьей пластине 10 соответственно. Второй ограничитель препятствует угловому перемещению нижней челюсти относительно верхней челюсти. Второй ограничитель позволяет перемещаться нижней челюсти вдоль стержня 18.
Осуществление полезной модели
Полезная модель реализуется следующим образом. Устройство располагается в нужном пользователю месте. Начальное положение нижней челюсти относительно верхней челюсти может быть различным (захват может быть открыт или закрыт). Рассмотрим положение, когда вторые выступы 7 упираются во вторую пластину 5, пружины 20 сжаты, на датчики усилия 11 действует сила сжатия пружины 20. Пользователь приводит в действие шаговый двигатель 13. Далее начинает вращаться вал 12 шагового двигателя 13, при этом соединенная с ним посредством муфты 14 ось 3 также начинает вращаться. Ось 3 вращается в первой втулке 16. Ось 3 вращается, нижняя челюсть начинает перемещаться по оси 3 вниз. При этом второй ограничитель препятствует вращению нижней челюсти относительно верхней челюсти. Второй ограничитель позволяет перемещаться второй втулки 19 нижней челюсти вдоль стержня 18 вниз. При перемещении нижней челюсти вниз начинается расхождение основания 17 от второй пластины 5. При расхождении основания 17 и второй пластины 5, первые выступы 8 начинают перемещаться по стенке 9 ко вторым выступам 7. Пружины 20 при этом разжимаются, усилие на датчик усилия 11 со стороны пружин 20 уменьшается. Далее первые выступы 8 упираются во вторые выступы 7, усилие на датчики усилия 11 становится минимально заданным (на каждый датчик усилия 11 начинает действовать сила предварительного деформирования пружины). От датчиков усилия 11 поступает сигнал отключения к шаговому двигателю 13. Шаговый двигатель 13 останавливается. Вторая пластина 5 и основание 17 максимально разведены.
Далее в захват попадает каким-либо образом нужный предмет. После подачи предмета в захват возрастает нагрузка на вторую пластину 5, нагрузка на датчик усилия 11 также возрастает. При этом подается сигнал от датчика усилия 11 к шаговому двигателю 13. Шаговый двигатель 13 начинает вращаться в противоположную начальному вращению сторону и приводит во вращение ось 3. Ось 3 вращается, нижняя челюсть поднимается по оси 3 вверх. Вращению нижней челюсти относительно верхней челюсти препятствует второй ограничитель. Нижняя челюсть поднимается вверх, предмет упирается в верхнюю челюсть. При дальнейшем движении нижней челюсти вверх по оси 3, начинается расхождение первых 8 и вторых 7 выступов. Первые 8 и вторые 7 выступы расходятся, пружины 20 сжимаются. В этот момент сводятся вторая пластина 5 и скобообразный элемент. Вторая пластина 5 приближается к первой пластине 4. При зажимании предмета между первой 4 и второй 5 пластиной, нагрузка на датчики усилия 11 возрастает. При возрастании нагрузки, датчики усилия 11 подают сигнал отключения шаговому двигателю 13. Шаговый двигатель 13 останавливается, прекращается перемещение нижней челюсти вверх по оси 3. В результате чего предмет будет зажат в захвате с заранее установленным усилием, что обеспечивает сохранение исходной формы предмета.
Таким образом, при выполнении устройства, включающим в себя нижнюю челюсть, верхнюю челюсть, третью пластину 10, шаговый двигатель 13 и второй ограничитель, определенным образом обеспечивается надежность использования, за счет уменьшения перекосов при захвате предмета и сохранение целостности предмета.