CZ301845B6 - Manipulátor - Google Patents

Abstract

Manipulátor je urcený pro manipulaci s predmety z místa na místo, zejména pro zakládání a výmenu obrobku u stroju. Jeho koncový adaptér (4) je vybavený technickými prostredky pro zajištení uchycení a prenos predmetu a jeho pohony funkcních konstrukcních uzlu jsou propojeny s ovládací a rídicí jednotkou. Podstata konstrukce spocívá v tom, že manipulátor sestává ze vzájemne spražených výškové jednotky (1), rotacní jednotky (2) a kyvné jednotky (3) vytvorených tak, že výšková jednotka (1) je tvorena sloupovým vedením (11) a výsuvným sloupem (14), jehož volný konec je upraven pro uchycení horizontálního ramena (21) rotacní jednotky (2), ke kterému je pripevnena kyvná jednotka (3) pro upevnení adaptéru (4) sestávající z nosného ramena (32) a pomocného ramena (33) tvorících paralelogram.

Description

Manipulátor

Oblast techniky

Vynález se týká konstrukce manipulátoru určeného pro přemísťování předmětů z místa na místo, a to pro automatické zakládání a výměnu obrobků u číslicově řízených obráběcích strojů a center, pro manipulaci s předměty ve skladech, na montážních linkách, v lakovnách apod. Manipulátor je využitelný zejména ve spojení se zásobníkem jako součást automatického manipulačního io zařízení.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro manipulaci s předměty používá mnoho různých automatických systémů vybavených manipulátory či roboty, jejichž konstrukce a provedení se odvíjí zejména od místa využití a druhu přenášených výrobků. Ve většině případů se jedná o systémy využívajících průmyslové roboty nebo výměnné mechanizmy na bázi lineárních pohonů v horizontální nebo vertikální rovině. Nevýhodou používání průmyslových robotů je jejich vysoká pořizovací cena, náročné programování, poměrně nízká nosnost a značné nároky na zástavbový prostor, kdy je nutné z hlediska bezpečnosti zajistit ochranné oplocení pracoviště či umístit robot do speciální buňky. Nevýhodou používání výměnných mechanizmů na bázi lineárních pohonů je obtížná a komplikovaná kompenzace deformací při vyloženích a vyšším zatížení. Zvyšování tuhosti pak vede u těchto zařízení k vyšším pořizovacím nákladům, robustnějším konstrukcím, a tím k vyš25 ším nárokům na zástavbový prostor. Ve většině případů se konstrukce manipulátorů odvíjí od jejich speciálního použití v daném průmyslovém odvětví nebo podle druhu přenášených výrobků, jak je patrné například z řešení popsaných ve spisech CZ 1991-1746 Al, CZ 1992-2266 Al, CZ 1992-3889 A1, CZ 2001 -1084 A1, CZ 2007-592 A1 či CZ 299587 C2.

Úkolem předkládaného vynálezu je představit nové řešení manipulátoru poměrně jednoduché modulární konstrukce, které by umožňovalo univerzální použití pro manipulaci s předměty u různých strojů, výrobních linek a ve skladech, a to plněním zepředu i bočně, a to při dosažení pohyblivosti koncového adaptéru manipulátoru ve třech osách při zajištění vysoké tuhosti a nosnosti konstrukce a při dodržení požadavku poměrně malého zástav bového prostoru.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je manipulátor určený pro manipulaci s předměty z místa na místo, zejména pro zakládání a výměnu obrobků u strojů, jehož koncový adaptér je vybavený technickými prostředky pro zajištění uchycení a přenos předmětů a jehož pohony funkčních konstrukčních uzlů jsou propojeny s ovládací a řídicí jednotkou. Podstata vynálezu spočívá v tom, že manipulátor sestává ze vzájemně spřažených výškové jednotky, rotační jednotky a kyvné jednotky vytvořených tak, že výšková jednotka je tvořena sloupovým vedením a výsuvným sloupem, jehož volný konec je upraven pro uchycení horizontálního ramena rotační jednotky, ke kterému je připevněna kyvná jednotka sestávající z nosného ramena a pomocného ramena tvořících paralelogram.

Ve výhodném provedení je sloupové vedení tvořeno dutým průřezem, na jehož jedné stěně je z její vnější strany připevněn první pohon s pohonnou hřídelí vyvedenou do vnitřního prostoru, kde je opatřena pastorkem, přičemž jednak na vnitřní straně zmiňované stěny sloupového vedení jsou připevněny dvě sady vodicích kladek, které jsou umístěny ve dvou rovnoběžných rovinách vedených souběžně s jeho podélnou osou, a jednak výsuvný sloup je na straně přilehlé stěně sloupového vedení s upevněným prvním pohonem opatřen dvěma souběžně vedenými vodícími

-1CZ 301845 Bó kolejnicemi vytvořenými tak, aby byly uloženy mezi vodícími kladkami a byly s nimi v záběru, kde jedna z vodicích kolejnic je opatřena ozubeným hřebenem, který je v záběru s pastorkem prvního pohonu.

Dále je výhodné, když v homí části výsuvného sloupu je uložena výstupní hřídel, která je spřažena pomocí řemenového převodu s druhým pohonem uchyceným na závěsném rameni a na jejímž volném konci je upevněno duté horizontální rameno rotační jednotky, k jehož bočnímu čelu je připevněna příruba uzpůsobená pro uchycení kyvné jednotky, přičemž ve vnitřní dutině horizontálního ramena je uložen třetí pohon kyvné jednotky, k jehož výkyvné hřídeli je připojeno io nosné rameno, na jehož konci je výkyvné uchycen adaptér, který je s přírubou dále spřažen s pomocným ramenem.

Předkládaným vynálezem se dosahuje nového a vyššího účinku v tom, že se vyznačuje jednoduchou konstrukcí a je použitelné univerzálně pro manipulaci s různými předměty, například u strojů s předním i bočním zakládáním obrobků. Koncepčně je zařízení řešeno tak, že umožňuje programování stejné či maximálně podobné jako je u CNC obráběcích strojů, systém manipulátoru umožňuje využít více programovatelných nulových bodů a přístup jednak k více úrovním skladovacích ploch zásobníku a jednak i k vnitřním prostorům jednotlivých skladovacích ploch. Koncový adaptér přípojné jednotky je možno přizpůsobit pro připojení technologických kompo20 nent s různým způsobem uchycení předmětů, ať mechanickým, elektromagnetickým, pneumatickým či hydraulickým.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní příklad provedení manipulátoru dle vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr, 1 je celkový axonometrický pohled na manipulátor, obr. 2 je čelní pohled na výškovou jednotku manipulátoru v částečném řezu, obr, 3 je pohled na výškovou jednotku z obr. 2 shora obr. 4 je axonometrický pohled na výsuvný sloup výškové jednotky, obr. 5a je detailní vnější pohled na stěnu sloupového vedení opatřenou prvním pohonem se znázorněním vodicích kolejnic výsuvného sloupu, obr. 5b je detailní vyobrazení sestavy z obr, 5a pří pohledu zevnitř, obr. 6 je detailní axonometrický pohled na spojení výškové a rotační jednotky, obr. 7 je detailní axonometrický pohled na sestavu rotační jednotky, obr. 8 je pohled na horizontální otočné rameno rotační jednotky zespodu a obr. 9 je axonometrický pohled na sestavu rotační a kyvné jednotky.

Příklady provedení vynálezu

Manipulátor sestává ze tri základních konstrukčních uzlů, a to výškové jednotky i, rotační jednotky 2 a kyvné jednotky 3, k jejíž koncové Části je připevněn adaptér 4 vybavený neznázorně45 nými běžnými technickými prostředky pro zajištění uchycení a přenos předmětů z místa na místo. Pro podstatu řešení je nepodstatné, zda se jedná o prostředky mechanické, pneumatické, elektromagnetické, či hydraulické.

Výšková jednotka 1 je tvořena dutým sloupovým vedením 11, například svarencem čtvercového průřezu, které je ve spodní části upraveno pro možnost uchycení k neznázoměné podložce či

-2CZ ,)01340 BO podlaze, například je opatřeno připojovací deskou 111, na níž jsou vytvořeny připojovací otvory 1111. Na jedné ze stěn sloupového vedení ϋ je z její vnější strany připevněn první pohon 12, umožňující její plynulé výškové přestavování. Pohonná hřídel 121 prvního pohonu 12 je vyvedena do vnitřního prostoru 112 sloupového vedení 11, kde je opatřena pastorkem 122. Na vnitřní straně zmiňované stěny sloupového vedení H jsou připevněny dvě sady vodicích kladek 13, které jsou umístěny ve dvou rovnoběžných rovinách vedených souběžně s jeho podélnou osou. Ve vnitřním prostoru 112 sloupového vedení H je suvně uložen výsuvný sloup J4, tvořený s výhodou svařencem čtvercového průřezu, který je na straně přilehlé stěně sloupového vedení j_L s upevněným prvním pohonem 12 opatřen dvěma souběžně vedenými vodícími kolejnicemi 141. ío Vodicí kolejnice 141 jsou vytvořeny tak, aby byly uloženy mezi vodícími kladkami 13 a byly s nimi v záběru. Jedna z vodicích kolejnic 144 je pak opatřena ozubeným hřebenem 142, který je v záběru s pastorkem 122 prvního pohonu Í2. V homí části výsuvného sloupu 14 je uložena výstupní hřídel 143, která je spřažena, například pomocí řemenového převodu 15, s druhým pohonem 16 uchyceným na závěsném rameni 17. Na volném konci výstupní hřídele 143 výsuvného sloupu 14 výškové jednotky 1 je upevněna, s výhodou přišroubována, rotační jednotka 2 tvořená dutým horizontálním ramenem 21, k jehož bočnímu čelu je připevněna příruba 22 uzpůsobená pro uchycení kyvné jednotky 3. Ve vnitřní dutině 211 horizontálního ramena 21 je pak uložen třetí pohon 31 kyvné jednotky 3, k jehož výkyvné hřídeli 311 je připojeno nosné rameno 32, na jehož konci je výkyvné uchycen adaptér 4. Adaptér 4 je s přírubou 22 dále spřažen s pomocným ramenem 3, takže kyvná jednotka 3 vlastně tvoří paralelogram.

Funkce a činnost manipulátoru jsou zajišťovány neznázoměnou řídicí a ovládací jednotkou, tvořenou například počítačem s interaktivním displejem, která je sice nedílnou součástí manipulátoru, ale její provedení a umístění nemá vliv na podstatu konstrukčního řešení. S touto jednotkou jsou pak propojeny všechny tři pohony 12,16 a 31 jednotlivých konstrukčních uzlů manipulátoru.

Popsané provedení není jediným možným konstrukčním řešením podle vynálezu, ale bez vlivu na jeho podstatu může být výsuvný sloup J4 umístěn vně sloupového vedení jj. a výsuv nemusí být realizován pomocí ozubených převodů a kladek ale jiným běžnými technickými prostředky, například hydraulicky, pneumaticky, mechanicky apod. Pohyb rotační jednotky 2 může být realizován jiným než řemenovým převodem J_5 a kyvná jednotka nemusí být vytvořena ve formě paralelogramu ale může být například řešena pákovým převodem. Je samozřejmé, že rovněž design a materiálové provedení jednotlivých dílů manipulátoru bude závislé na oboru a prostředí, v němž bude tento provozován.

Průmyslová využitelnost

Manipulátor je určený pro přemísťování předmětů z místa na místo, a to pro automatické zakládání a výměnu obrobků u číslicově řízených obráběcích strojů a center, pro manipulaci s předměty ve skladech, na montážních linkách, v lakovnách apod. Manipulátor je využitelný zejména ve spojení se zásobníkem jako součást automatického manipulačního zařízení.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Manipulátor určený pro manipulaci s předměty z místa na místo, zejména pro zakládání a výměnu obrobků u strojů, jehož koncový adaptér (4) je vybavený technickými prostředky pro zajištění uchycení a přenos předmětů a jehož pohony funkčních konstrukčních uzlů jsou propojeny s ovládací a řídicí jednotkou, vyznačující se tím, že sestává ze vzájemně spřažených výškové jednotky (1), rotační jednotky (
2. 2) a kyvné jednotky (3) vytvořených tak, že výš· i o ková jednotka je tvořena sloupovým vedením (11) a výsuvným sloupem (14), jehož volný konec je upraven pro uchycení horizontálního ramena (21) rotační jednotky (2), ke kterému je připevněna kyvná jednotka (3) pro upevnění adaptéru (4) sestávající z nosného ramena (32) a pomocného ramena (33) tvořících paralelogram.

   15 2. Manipulátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že sloupové vedení (11) je tvořeno dutým průřezem, na jehož jedné stěně je z její vnější strany připevněn první pohon (12) s pohonnou hřídelí (121) vyvedenou do vnitřního prostoru (112), kde je opatřena pastorkem (122), přičemž jednak na vnitřní straně zmiňované stěny sloupového vedení (11) jsou připevněny dvě sady vodicích kladek (13), které jsou umístěny ve dvou rovnoběžných rovinách vedených sou20 běžně s jeho podélnou osou, a jednak výsuvný sloup (14) je na straně přilehlé stěně sloupového vedení (11) s upevněným prvním pohonem (12) opatřen dvěma souběžně vedenými vodícími kolejnicemi (141) vytvořenými tak, aby byly uloženy mezi vodícími kladkami (13) a byly s nimi v záběru, kde jedna z vodicích kolejnic (141) je opatřena ozubeným hřebenem (142), který je v záběru s pastorkem (122) prvního pohonu (12).
3. 3. Manipulátor podle nároku 1 nebo 2, vy znač uj ící se t í m , že v horní části výsuvného sloupu (14) je uložena výstupní hřídel (143), která je spřažena pomocí řemenového převodu (15) s druhým pohonem (16) uchyceným na závěsném rameni (17) a na jejímž volném konci je upevněno duté horizontální rameno (21) rotační jednotky (2), k jehož bočnímu čelu je připev30 něna příruba (22) uzpůsobená pro uchycení kyvné jednotky (3), přičemž ve vnitřní dutině (211) horizontálního ramena (21) je uložen třetí pohon (31) kyvné jednotky (3), k jehož výkyvné hřídeli (311) je připojeno nosné rameno (32), na jehož konci je výkyvné uchycen adaptér (4), který je s přírubou (22) dále spřažen s pomocným ramenem (33).