CS267583B1

CS267583B1 - Frame biparale1ogram manipulator

Info

Publication number: CS267583B1
Application number: CS87922A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Svoboda
Original assignee: Svoboda Jiri
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1987-02-12
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS92287A1

Abstract

Rámový biparalelogramový manipulá tor je určen pro mezioperační manipulaci s volně loženými výrobky nebo polotovary. Skládá se z rotační jednotky, dopravního paralclogramu a uchopovacích hlavic. Je opatřen zařízením pro kompenzaci polohy.The frame biparallelogram manipulator is designed for inter-operational handling of bulk products or semi-finished products. It consists of a rotary unit, a transport parallelogram and gripping heads. It is equipped with a position compensation device.

Description

Vynález se týká rámového biparalelogramového manipulátoru, jenž se skládá z rotačně uloženého zdvojeného paralelogramového mechanismu, opatřeného přímočarým motorem a zařízením pro kompenzaci polohy, jehož součástí je nejméně jedna pasivní, případně aktivní uchopná hlavice.The invention relates to a frame biparalelogram manipulator, which consists of a rotatably mounted double parallelogram mechanism provided with a linear motor and a position compensation device comprising at least one passive or active gripping head.

Účelem vynálezu je zajistit vysokou tuhost a malé příčné rozměry manipulátoru či robotu, minimální odstředivé a jiné deformační síly, působící na předmět manipulace při manipulačním pohybu, minimální vzdálenost mezi manipulátorem či robotem a kruhovou sintrovací pecí, umožnit manipulaci nejméně se dvěma předměty manipulace najednou, minimální počet manipulačních pohybů při přenosu předmětů manipulace, zachovávání neustále vodorovné polohy předmětů manipulace, kompenzaci polohy předmětů manipulace a výrazně snížit nebo úplně odstranit vysoký podíl živé práce při vkládání kovových rámečků se syrovými výlisky z práškového skla do pracovního prostoru kruhové sintrovací pece. Podmínka kompenzace polohy předmětů manipulace je nezbytně nutná, nebot bez jejího splnění by v důsledku precesního pohybu kruhového stolu sintrovací pece nebylo možné předměty manipulace vkládat do pracovního prostoru kruhové sintrovací pece bez reálného rizika jejich kolize s kruhovým stolem sintrovací pece.The purpose of the invention is to provide high rigidity and small transverse dimensions of the manipulator or robot, minimum centrifugal and other deformation forces acting on the manipulation object during the manipulation movement, minimum distance between the manipulator or robot and the circular sintering furnace, allow manipulation of at least two manipulation objects at once the number of handling movements during the transfer of the handling objects, maintaining a constantly horizontal position of the handling objects, compensating for the position of the handling objects and significantly reducing or eliminating the high share of live work when inserting metal frames with raw glass moldings into the working space of a circular sintering furnace. The condition of compensating the position of the manipulation objects is necessary, because without its fulfillment it would not be possible to insert the manipulation objects into the working space of the circular sintering furnace without real risk of their collision with the round sintering furnace table due to precessional movement of the round sintering furnace.

V oblasti průmyslových robotů a manipulátorů je známá celá řada různých konstrukčně technických řešení. Řešení, využívající paralelogramový mechanismus jsou popsána například v autorském osvědčení SSSR 776 852 a SU 1186464 A a v patentovém spisu EP 0118033 AI. V autorském osvědčení SSSR 776 852 se manipulátor skládá z rotačního hydromotoru, hlavního nosného ramena, přímočarého motoru a paralelogramového mechanismu. Hlavní, nosné rameno je ve spodní části spojeno s rotačním hydromotorem a v horní, koncové části jsou k němu kyvně připojena ramena paralelogramového mechanismu, jejichž pohyb j‘e zprostředkován přímočarým motorem, který je výkyvné připojen k hlavnímu, nosnému ramenu v jeho střední části. Řešení je zatíženo řadou nedostatků, které spočívají v tom, že použitý paralelogram je začleněn do otevřeného kinematického řetězce, že nazachovává stále stej’nou, horizontální polohu, že neumožňuje manipulaci s více předměty najednou, a kompenzaci polohy předmětů manipulace. V autorském osvědčení SU 1186464 se manipulátor skládá ze dvou paralelogramových ramen, která jsou v horní, koncové části spojena prodlouženým příčníkem a ve spodní části je každé z obou ramen pevně spojeno v radiálním směru s rotačně uloženým ozubeným kolem. Obě kola jsou vzájemně spojena řetězovým převodem a hnací ozubené kolo je poháněno prostřednictvím ozubeného hřebenu na pístnici přímočarého motoru. Nedostatek tohoto řešení spočívá v tom, že paralelogram je začleněn do otevřeného kinematického řetězce, že má poměrně složitý hnací mechanismus, že neumožňuje manipulaci s více předměty současně a kompenzaci polohy předmětů manipulace. V patentovém spisu EP 0118033 AI se manipulátor skládá ze dvou paralelogramových ramen, která jsou ve spodní části výkyvné připojena k základně a v horní části k segmentu trojúhelníkového tvaru, s nímž je spojen koncový bod hnacího kulisového ustrojí, které je též připojeno k základně. Řešení neumožňuje uchopování více předmětů manipulace současně a kompenzaci jejich polohy.In the field of industrial robots and manipulators, a number of different design and technical solutions are known. Solutions using a parallelogram mechanism are described, for example, in U.S. Pat. No. 776,852 and SU 1186464 A and in EP 0118033 A1. In the author's certificate USSR 776 852, the manipulator consists of a rotary hydraulic motor, the main support arm, a linear motor and a parallelogram mechanism. The main support arm is connected in the lower part to a rotary hydraulic motor and in the upper, end part the arms of the parallelogram mechanism are pivotally connected to it, the movement of which is mediated by a linear motor which is pivotally connected to the main support arm in its middle part. The solution is fraught with a number of drawbacks, which are that the parallelogram used is incorporated into an open kinematic chain, that it maintains the same, horizontal position, that it does not allow the manipulation of multiple objects at once, and that the position of the manipulation objects is compensated. In the author's certificate SU 1186464, the manipulator consists of two parallelogram arms, which are connected in the upper, end part by an elongated crosspiece and in the lower part each of the two arms is firmly connected in the radial direction to a rotatably mounted gear wheel. The two wheels are connected to each other by a chain transmission and the drive gear is driven by means of a rack on the piston rod of a linear motor. The disadvantage of this solution is that the parallelogram is integrated into an open kinematic chain, that it has a relatively complex drive mechanism, that it does not allow the manipulation of multiple objects simultaneously and the compensation of the position of the manipulation objects. In EP 0118033 A1, the manipulator consists of two parallelogram arms which are pivotally connected to the base in the lower part and to a triangular-shaped segment in the upper part, to which the end point of the drive link device is connected, which is also connected to the base. The solution does not allow gripping of multiple manipulation objects at the same time and compensation of their position.

Nedostatky uvedených řešení odstraňuje z převážné části rámový biparalelogramový manipulátor podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k rotační jednotce je upevněn konstrukčně kompaktní dopravní paralelogram, k jehož prodlouženému příčníku je připojeno zařízení pro kompenzaci polohy představované konstrukčně kompaktním paralelogramem, který je volně přispúsobivý a má možnost vyrovnávat diskrétní polohu předmětu manipulace bez pomoci jakéhokoli přídavného hnacího členu.The disadvantages of these solutions are largely eliminated by the frame biparalelogram manipulator according to the invention, the essence of which consists in the fact that a structurally compact transport parallelogram is attached to the rotary unit, to the extended cross member has the ability to balance the discrete position of the object of manipulation without the aid of any additional drive member.

Výhodou rámového biparalelogramového manipulátoru je především to, že má možnost kompenzace polohy předmětu manipulace v místě styku s kruhovým stolem sintrovací pece, jenž mimo otáčivého pohybu kolem své vertikální osy vykonává i pohyb precesní.The advantage of the frame biparalelogram manipulator is mainly that it has the possibility of compensating the position of the object of manipulation at the point of contact with the round table of the sintering furnace, which in addition to rotating around its vertical axis also performs precessional movement.

Předmět vynálezu j‘e zřejmý z následujícího popisu a schématického výkresu, kde j’ednotliveThe subject matter of the invention is apparent from the following description and schematic drawing, where individually

CS 267 583 Bl obrázky značí: obrázek 1 celkový kosoúhlý pohled na rámový biparalelogramový manipulátor podle vynálezu, obrázek 2 způsob pohybu paralelogramových ramen zařízení pro kompenzaci polohy předmětů manipulace, obrázek 3 moment styku předmětu manipulace s pracovní jdochou kruhového stolu sintrovací pece, obrázek 4 případ, kdy pracovní plocha kruhového stolu sintrovací pece je ve spodní poloze a kdy ještě nedojde k vychýlení paralelogramových ramen zařízení pro kompenzaci polohy, obrázek 5 případ, kdy pracovní plocha kruhového stolu sintrovací pece je částečně posunuta o vertikální výchylku +yj. V důsledku vertikální výchylky ^y^ následně dojde k uhlové výchylce +paralelogramových ramen zařízení pro kompenzaci polohy. Obrázek 6 značí případ, kdy je pracovní plocha kruhového stolu sintrovací pece posunuta o vertikální výchylku +y₂» která je větší než vertikální výchylka vy^. Vertikální výchylce +y₂ analogicky odpovídá uhlová výchylka + y₂, která je větší než úhlová výchylka + ?y£CS 267 583 B1 figures means: figure 1 overall oblique view of a frame biparalelogram manipulator according to the invention, figure 2 method of movement of parallelogram arms of the device for compensating the position of manipulation objects, figure 3 moment of contact of manipulation object with working path of round sintering furnace when the working surface of the round table of the sintering furnace is in the lower position and when the parallelogram arms of the position compensation device have not yet been deflected, Figure 5 case where the working surface of the round table of the sintering furnace is partially shifted by a vertical deflection + yj. As a result of the vertical deflection, the angular deflection + of the parallelogram arms of the position compensation device subsequently occurs. Figure 6 shows the case where the working surface of the round table of the sintering furnace is shifted by a vertical deflection + y ₂ »which is greater than the vertical deflection vy?. The vertical deflection + y ₂ corresponds analogously to the angular deflection + y ₂ , which is greater than the angular deflection +? Y £

Rámový biparalelogramový manipulátor se skládá z rotační jednotky 1 s vertikální osou otáčení. Rotační jednotka 1 je ve své spodní části uložena otočně na základním rámu 2 a ke své horní části má pevně připojenu podkladovou plotnu 3. Na podkladové plotně 3 jsou kyvně uložena nosná ramena 4, 5 dopravního paralelogramu, z nichž nosné rameno 4 je hnací a nosné rameno 5 hnané. K nosnému ramenu 4 je v jeho spodní části kinematicky připojen přímočarý motor 6, jenž je kyvně připojen k rotační jednotce 1. Nosná ramena 4, 5 dopravního paralelogramu jsou ve své horní části propojena prodlouženým příčníkem 7. K němu je po obou stranách rámové konstrukce kyvně uchyceno zařízení pro kompenzaci polohy, které se skládá z dvojice volně přizpůsobivých paralelogramových ramen 8, 9. Obě paralelogramová ramena 8, 9 jsou v důsledku gravitační síly udržována ve spodní poloze, která je omezena pružným dorazem 13, jenž je po obou stranách rámové konstrukce připevněn ke koncové části prodlouženého příčníku 7 pod oběma paralelogramovými rameny 8, 9. K uhlovému vychýlení obou paralelogramových ramen 8, 9 o uhel může dojít pouze tehdy, je-li pracovní plocha kruhového stolu 14 sintrovací pece v daném okamžiku a v místě styku s předmětem manipulace posunuta o vertikální výchylku +y. Obě dvojice paralelogramových ramen 8, 9 vzájemně propojuje deska 10, která slouží jednak jako příčník obou paralelogramu zařízení pro kompenzaci polohy a jednak k umístění nejméně jedné uchopné hlavice 11. Pro uchopování kovových rámečků 12, jakožto předmětů manipulace, lze s výhodou využít elektromagnetickou uchopnou hlavici.The frame biparalelogram manipulator consists of a rotary unit 1 with a vertical axis of rotation. In its lower part, the rotary unit 1 is rotatably mounted on the base frame 2 and has a base plate 3 fixedly connected to its upper part. arm 5 driven. A linear motor 6 is kinematically connected to the support arm 4 in its lower part, which is pivotally connected to the rotary unit 1. The support arms 4, 5 of the transport parallelogram are connected in their upper part by an extended crosspiece 7. a position compensation device is mounted, which consists of a pair of freely adaptable parallelogram arms 8, 9. Both parallelogram arms 8, 9 are kept in a lower position due to gravity, which is limited by a resilient stop 13 which is attached on both sides of the frame structure. to the end part of the elongated crosspiece 7 under the two parallelogram arms 8, 9. The angular deflection of the two parallelogram arms 8, 9 by an angle can only occur if the working surface of the round table 14 of the sintering furnace is at a given moment and at the point of contact with the object to be manipulated. shifted by vertical deviation + y. The two pairs of parallelogram arms 8, 9 are interconnected by a plate 10, which serves both as a crossbar of the two parallelograms of the position compensation device and to accommodate at least one gripping head 11. An electromagnetic gripping head can be used to grip the metal frames 12 as objects. .

Po uvedení rámového biparalelogramového manipulátoru do chodu dojde k uchopení kovových rámečků 12 ze zásobníku 15 prostřednictvím uchopné hlavice 11 a k přesunu nosných ramen 4, 5 od zásobníku 15 k pracovní ploše kruhového stolu 14 sintrovací pece tak, že se těžiště kovových rámečků 12 dostane do těsné blízkosti vertikální osy otáčení rotační jednotky 1. Po otočení rotační jednotky 1 o 180° následuje přesun nosných ramen 4, 5 od zásobníku 15 k pracovní ploše kruhového stolu 14 sintrovací pece, po němž dojde k uložení kovových rámečků 12 na pracovní plochu kruhového sttiu 14 sintrovací pece. Dále následuje přesun nosných ramen 4, 5 od pracovní plochy kruhového stolu 14 k zásobníku 15, otočení rotační jednotky 1 o 180° a opět přesun nosných ramen 4, 5 od pracovní plochy kruhového stolu 14 směrem k zásobníku 15 a celj' cyklus uvedených pohybů se opakuje.After actuation of the frame biparalelogram manipulator, the metal frames 12 are gripped from the hopper 15 by the gripping head 11 and the support arms 4, 5 are moved from the hopper 15 to the work surface of the round sinter furnace table 14 so that the center of gravity of the metal frames 12 is in close proximity. vertical axes of rotation of the rotary unit 1. After rotation of the rotary unit 1 by 180 °, the support arms 4, 5 move from the hopper 15 to the working surface of the round table 14 of the sintering furnace, after which the metal frames 12 are placed on the working surface . This is followed by moving the support arms 4, 5 from the work surface of the round table 14 to the magazine 15, rotating the rotary unit 1 by 180 ° and again moving the support arms 4, 5 from the work surface of the round table 14 towards the magazine 15 and the whole cycle of said movements. repeats.

Vynález lze použít u kruhových sintrovacích pecí k mezioperační manipulaci s volně loženými výrobky při zachování jejich stále stejné prostorové orientaci i tam, kde v důsledku stísněných prostorových podmínek nelze použít manipulátor či robot s výsuvným , rotačně uloženým ramenem.The invention can be used in circular sintering furnaces for inter-operational handling of bulk products while maintaining their same spatial orientation, even where, due to cramped spatial conditions, a manipulator or robot with a retractable, rotatably mounted arm cannot be used.

Claims

Frame biparalclogram manipulator, consisting of a rotary unit, a transport parallelogram, consisting of a base plate, support arms and an extended crossbar and at least one gripping head, characterized in that parallelogram arms / 8, 9 / are pivotally connected to the extended crossbar / 7 /, which are connected by a plate / 10 /, on which at least one gripping head / 11 / is mounted.