RU2060152C1

RU2060152C1 - Device for automatic replacing of grippers

Info

Publication number: RU2060152C1
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Дедюкин; С.П. Матвеев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский технологический институт"
Priority date: 1992-09-23
Filing date: 1992-09-23
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: drive of device for gripper fastening is disposed in magazine. Means for gripper fastening are made in the form of bracket 5 which is spring-loaded in axial direction towards butt-joining flange and is mounted coaxially with the latter on manipulator's hand. Bar 10 for interacting with drive of bracket turn is fixed on bracket 5. Slots are made on butt-joining flange. Spring-loaded lock 11 placed in bar 10 interacts with the slots by turns. EFFECT: enhanced efficiency of robotized complexes with automatic replacing of gripping devices. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в манипуляторах, роботах, автоматических устройствах, где необходима работа со сменным инструментом, установленным в магазине. The invention relates to mechanical engineering and can be used, for example, in manipulators, robots, automatic devices, where it is necessary to work with an interchangeable tool installed in the store.

Известно устройство для стыковки сменного инструмента с кистью промышленного робота, содержащее адаптор со сменным инструментом и центрирующей поверхностью и жестко закрепленный на кисти робота патрон с зажимными элементами, выполненными в виде подпружиненных пальцев с коническими поверхностями и сферическими торцами, причем на цилиндрических поверхностях пальцев выполнены рейки, предназначенные для взаимодействия с расположенными в патроне центральным зубчатым колесом, состоящим из отдельных зубчатых сегментов, установленных с зазорами по отношению друг к другу, при этом на корпусе патрона выполнен цилиндрический выступ с центральным отверстием и отверстиями, расположенными по касательной к центральному отверстию, предназначенными для размещения центрального зубчатого колеса и пальцев, а в полости адаптора выполнены спиральные пазы и отверстия на выходе спиральных пазов, предназначенные для соответственно взаимодействия со сферическими торцами и коническими поверхностями пальцев (авт. св. N 1463412, кл. В 25 J 15/04, 1986). A device for docking a replacement tool with a brush of an industrial robot is known, comprising an adapter with a replaceable tool and a centering surface and a cartridge rigidly fixed to the robot brush with clamping elements made in the form of spring-loaded fingers with conical surfaces and spherical ends, and rails are made on the cylindrical surfaces of the fingers, designed to interact with the central gear located in the cartridge, consisting of separate gear segments mounted with with respect to each other, while on the cartridge case there is a cylindrical protrusion with a central hole and holes located tangentially to the central hole, designed to accommodate the central gear and fingers, and spiral grooves and holes at the outlet of the spiral grooves are made in the cavity of the adapter intended for interaction with spherical ends and conical surfaces of fingers, respectively (ed. St. N 1463412, class In 25 J 15/04, 1986).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции патрона, закрепленного на кисти робота, из-за наличия в нем множества деталей зажимных элементов, что увеличивает массу кисти робота и вследствие этого снижается скорость перемещения кисти из-за повышенных инерционных нагрузок, что приводит к снижению производительности. The disadvantage of this device is the complexity of the design of the cartridge mounted on the brush of the robot, due to the presence of many parts of the clamping elements in it, which increases the mass of the brush of the robot and as a result, the speed of movement of the brush is reduced due to increased inertial loads, which leads to lower productivity.

Кроме того, в данном устройстве недостаточная точность углового позиционирования адаптора со сменным инструментом относительно кисти робота, так как отсутствуют элементы для точной фиксации по углу. In addition, in this device, the accuracy of the angular positioning of the adapter with a replaceable tool relative to the brush of the robot is insufficient, since there are no elements for accurate angle fixing.

Известно стыковочное устройство для соединения рабочего органа, установленного в направляющих кассеты, с кистью исполнительного органа манипулятора, содержащее закрепленный на торцовой поверхности рабочего органа корпус с посадочными отверстиями и сквозным пазом, расположенным параллельно стыковочной поверхности, в котором расположена защелка со скосами и роликами по концам, снабженная фиксатором, и закрепленную на торцовой поверхности исполнительного органа манипулятора колодку с посадочными элементами в виде штырей, имеющих скосы, расположенные с возможностью взаимодействия со скосами защелки с образованием клинового соединения, а также наклонные направляющие кассеты взаимодействуют с роликами защелки (авт. св. N 1602739, В 25 J 15/04, 1988). Known docking device for connecting a working body installed in the guides of the cartridge, with the brush of the executive body of the manipulator, containing a housing fixed to the end surface of the working body with landing holes and a through groove located parallel to the connecting surface, in which there is a latch with bevels and rollers at the ends, equipped with a latch, and a block with landing elements in the form of pins having a speed Systems arranged to interact with the bevels of the latch to form a wedge joint, as well as inclined guide cassettes, interact with the latch rollers (ed. St. N 1602739, 25 J 15/04, 1988).

Недостатком этого устройства является усложнение конструкции рабочего органа (захвата), так как каждый рабочий орган должен быть снабжен корпусом с расположенными в нем зажимными элементами. В связи с тем, что количество сменных рабочих органов может быть большим, это приведен к удорожанию устройства и увеличению расхода материалов для изготовления. The disadvantage of this device is the complexity of the design of the working body (capture), since each working body must be equipped with a housing with clamping elements located in it. Due to the fact that the number of replaceable working bodies can be large, this leads to an increase in the cost of the device and an increase in the consumption of materials for manufacturing.

Известно также стыковочное устройство для соединения сменных захватов с рукой манипулятора, содержащее магазин с гнездами для захватов, установленной на руке манипулятора стыковочный фланец с переходным блоком, пальцы для позиционирования захвата, а также жестко соединенные с фланцем два выступа с наклонными пазами, взаимодействующими с соединительными элементами сменных захватов, и расположенный в руке манипулятора привод поворота стыковочного фланца с выступами. There is also known a docking device for connecting removable grippers to the arm of a manipulator, comprising a magazine with sockets for grippers mounted on the arm of a manipulator, a docking flange with an adapter block, fingers for positioning the gripper, and two protrusions rigidly connected to the flange with inclined grooves interacting with connecting elements interchangeable grippers, and the drive of rotation of the docking flange with protrusions located in the arm of the manipulator.

Недостатком этого устройства является низкая производительность, так как привод поворота фланца с двумя выступами расположен в руке манипулятора, что увеличивает массу руки и вследствие этого ограничивает скорость перемещения руки из-за инерционных нагрузок. Кроме того, в этом устройстве снижена точность позиционирования захвата, так как стыковка захвата с рукой осуществляется через дополнительный поворотный переходной блок. The disadvantage of this device is low productivity, since the rotary drive of the flange with two protrusions is located in the arm of the manipulator, which increases the mass of the arm and therefore limits the speed of movement of the arm due to inertial loads. In addition, the accuracy of the positioning of the grip is reduced in this device, since the grip is docked with the hand through an additional rotary adapter block.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности за счет повышения скорости перемещения руки манипулятора вследствие уменьшения массы руки. The technical result of the invention is to increase productivity by increasing the speed of movement of the arm of the manipulator due to a decrease in the mass of the arm.

Это достигается тем, что в устройстве для автоматической смены захватов, содержащем магазин с гнездами для захватов, установленный на руке манипулятора стыковочный фланец с пальцами для позиционирования захвата и подпружиненным фиксатором, средство для крепления захвата на руке манипулятора, включающее элементы с наклонными поверхностями, размещенные с возможностью взаимодействия с соединительными элементами сменных захватов и привод средства для крепления захвата, согласно изобретению, привод средства для крепления захвата расположен в магазине, а средство для крепления захвата выполнено в виде скобы, подпружиненной в осевом направлении к стыковочному фланцу и установленной соосно с последним на руке манипулятора, при этом скоба снабжена стержнем для взаимодействия с приводом ее поворота, а на стыковочном фланце выполнены пазы, причем упомянутый подпружиненный фиксатор размещен в стержне с возможностью поочередного взаимодействия с пазами на стыковочном фланце, при этом привод поворота скобы выполнен в виде пневмоцилиндра с подпружиненным с двух сторон поршнем, штифта и планки с выступами. Штифт закреплен на поршне с возможностью взаимодействия с планкой, а последняя установлена на корпусе пневмоцилиндра в дополнительно выполненных направляющих с возможностью относительного перемещения и взаимодействия своими выступами со стержнем на скобе, причем гнезда в магазине размещены между выступами планки, количество которых на один больше, чем количество гнезд в магазине. This is achieved by the fact that in a device for automatically changing grippers, comprising a magazine with jacks for grippers, a docking flange mounted on the manipulator arm with fingers for positioning the gripper and a spring-loaded lock, means for securing the gripper on the manipulator arm, including elements with inclined surfaces, placed with the possibility of interaction with the connecting elements of removable grippers and the drive means for attaching the gripper, according to the invention, the drive means for attaching the gripper it is married in the store, and the means for securing the gripper is made in the form of a bracket, axially spring-loaded to the docking flange and mounted coaxially with the last on the manipulator’s arm, the bracket being provided with a rod for interacting with its rotation drive, and grooves are made on the docking flange, moreover said spring-loaded latch is placed in the shaft with the possibility of alternating interaction with grooves on the connecting flange, while the bracket rotation drive is made in the form of a pneumatic cylinder with a piston spring-loaded on both sides m, pin and strips with protrusions. The pin is mounted on the piston with the possibility of interaction with the strap, and the latter is mounted on the pneumatic cylinder body in additionally made guides with the possibility of relative movement and interaction of their protrusions with the rod on the bracket, and the nests in the store are located between the protrusions of the bar, the number of which is one more than the number nests in the store.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 магазин захватов, план; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 1, при расстыкованном положении скобы и захвата; на фиг. 6 то же, при состыкованном положении скобы и захвата. In FIG. 1 shows a device, a General view; in FIG. 2 grab shop, plan; in FIG. 3 section BB in FIG. 1; in FIG. 4, section BB in FIG. 1; in FIG. 5 section GG in FIG. 1, in the undocked position of the bracket and grip; in FIG. 6 the same, with the docked position of the bracket and grip.

Устройство для автоматической смены захватов содержит стыковочный фланец 1, установленный на руке 2 манипулятора. В стыковочном фланце закреплены два позиционирующих пальца: цилиндрический 3 и ромбический 4. Соосно со стыковочным фланцем установлено средство для закрепления захвата в виде скобы 5, которая поджата пружиной 6 к торцу руки 2. Второй конец пружины 6 упирается в верхнюю поверхность стыковочного фланца. Скоба 5 имеет выступы 7, которые содержат наклонную 8 и горизонтальную 9 поверхности. A device for automatically changing the grippers contains a docking flange 1 mounted on the arm 2 of the manipulator. Two positioning fingers are fixed in the docking flange: cylindrical 3 and rhombic 4. Means for securing the gripper in the form of a bracket 5 are mounted coaxially with the docking flange, which is pressed by the spring 6 to the end of the arm 2. The second end of the spring 6 abuts against the upper surface of the docking flange. The bracket 5 has protrusions 7, which contain an inclined 8 and horizontal 9 surface.

В скобе 5 закреплен стержень 10, в котором установлен фиксатор 11, поджатый пружиной 12 к боковой поверхности стыковочного фланца 1. На боковой поверхности фланца 1 выполнены два паза 13 и 14 для взаимодействия с фиксатором 11. In the bracket 5, a rod 10 is fixed, in which a latch 11 is mounted, pressed by a spring 12 to the lateral surface of the connecting flange 1. On the lateral surface of the flange 1 there are two grooves 13 and 14 for interacting with the latch 11.

Захват 15, установленный в гнезде 16 магазина 17, имеет два отверстия 18, которые взаимодействуют с пальцами 3 и 4 при соединении руки 2 с захватом 15. На последнем выполнены также ушки 19, имеющие возможность взаимодействия с наклонными 8 и горизонтальными 9 поверхностями выступов 7 скобы 6. The grip 15, installed in the slot 16 of the store 17, has two holes 18 that interact with the fingers 3 and 4 when connecting the arms 2 to the grip 15. The latter also has ears 19, which can interact with the inclined 8 and horizontal 9 surfaces of the brackets 7 of the bracket 6.

Под планкой 20 с гнездами 16 магазина 17 установлены соосно с каждым гнездом 16 постоянные магниты 21, фиксирующие захват 15 в гнезде 16. Under the strip 20 with sockets 16 of the magazine 17, permanent magnets 21 are mounted coaxially with each socket 16, fixing the grip 15 in the socket 16.

Магазин 17 содержит пневмоцилиндр 22 с поршнем 23, поджатым с двух сторон пружинами 24. В поршне 23 жестко закреплен штифт 25, верхний конец которого проходит через паз 26, выполненный в корпусе 27, и соединен с отверстием 28, выполненным в планке 29. Планка 29 установлена на корпусе 27 в направляющей 30 и содержит выступы 31, охватывающие каждое гнездо 16 для захватов 15 с двух сторон, причем количество выступов 31 на один больше количества гнезд 16 в магазине 17. Shop 17 contains a pneumatic cylinder 22 with a piston 23, preloaded on both sides by springs 24. A pin 25 is rigidly fixed to the piston 23, the upper end of which passes through a groove 26 made in the housing 27 and connected to an opening 28 made in the bar 29. The bar 29 mounted on the housing 27 in the guide 30 and contains protrusions 31 spanning each socket 16 for grippers 15 on two sides, the number of protrusions 31 being one more than the number of sockets 16 in the magazine 17.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Рука 2 манипулятора опускает стыковочный фланец 1 на захват 15, установленный в гнезде 16, так что пальцы 3 и 4 попадают в отверстия 18 захвата 15 и позиционируют захват относительно руки 2. При этом выступы 7 скобы 5 смещенные относительно ушек 19, опускаются так, что нижние концы наклонных поверхностей 8 оказываются ниже нижней поверхности ушек 19. The arm 2 of the manipulator lowers the connecting flange 1 onto the grip 15 installed in the socket 16, so that the fingers 3 and 4 fall into the holes 18 of the grip 15 and position the grip relative to the arm 2. In this case, the protrusions 7 of the bracket 5 displaced relative to the ears 19 are lowered so that the lower ends of the inclined surfaces 8 are below the lower surface of the ears 19.

В полость D пневмоцилиндра 22 подается сжатый воздух, поршень 23, сжимая пружину 24, смещается и штифтом 25 перемещает планку 29, выступ 31 планки 29 нажимает на стержень 10 и скоба 5 поворачивается относительно фланца. При этом наклонные поверхности 8 упираются в ребро нижней поверхности ушек 19 и при дальнейшем повороте скоба 5, сжимая пружину 6, смещается в осевом направлении относительно фланца 1. В конце поворота скобы 5 горизонтальная поверхность 9 выступов 7 стыкуется с нижней поверхностью ушек 19 и захват 15 надежно поджимается пружиной 6 через скобу 5 к стыковочному фланцу. Compressed air is supplied into the cavity D of the pneumatic cylinder 22, the piston 23, compressing the spring 24, is displaced and moves the bar 29 with the pin 25, the protrusion 31 of the bar 29 presses the rod 10 and the bracket 5 rotates relative to the flange. In this case, the inclined surfaces 8 abut against the edge of the lower surface of the ears 19 and during further rotation, the clamp 5, compressing the spring 6, is displaced in the axial direction relative to the flange 1. At the end of the bracket 5, the horizontal surface 9 of the protrusions 7 is joined with the lower surface of the ears 19 and the grip 15 tightly pressed by the spring 6 through the bracket 5 to the docking flange.

Фиксатор 11, находящийся до начала поворота скобы 5 в пазу 13, в конце поворота попадает в паз 14 и фиксирует второе положение скобы 5 относительно стыковочного фланца 1. The latch 11, located before the start of rotation of the bracket 5 in the groove 13, at the end of the rotation falls into the groove 14 and fixes the second position of the bracket 5 relative to the connecting flange 1.

Подача сжатого воздуха в полость D пневмоцилиндра 22 прекращается, и поршень 23 под действием пружины 24 смещается в среднее положение. При этом выступ 31 планки 29 отходит от стержня 10, освобождая его от контактной нагрузки. Рука 2 выводит захват 15 из гнезда 16 и начинает работу с этим захватом. The supply of compressed air to the cavity D of the pneumatic cylinder 22 is stopped, and the piston 23 is displaced in the middle position by the action of the spring 24. In this case, the protrusion 31 of the strap 29 departs from the rod 10, freeing it from contact load. Hand 2 pulls the grip 15 from slot 16 and starts working with this grip.

Для отсоединения захвата 15 рука 2 манипулятора вводит захват 15 в свободное гнездо 16 магазина 17 до контакта захвата 15 с постоянным магнитом 21. В полость Е пневмоцилиндра 22 подается сжатый воздух, выступ 31 планки 29, расположенный с противоположной стороны гнезда 16, давит на стержень 10 и разъединяет ушки 19 захвата 15 с выступами 7 скобы 5. Фиксатор 11 при этом переходит из паза 14 в паз 13. Подача сжатого воздуха в полость Е пневмоцилиндра 22 прекращается и выступ 31 планки 29 освобождает стержень 10. Рука 2 манипулятора поднимается и пальцы 3 и 4 выходят из захвата 15. Происходит расстыковка захвата 15 с рукой 2 манипулятора. To disconnect the capture 15, the arm 2 of the manipulator introduces the capture 15 into the free slot 16 of the magazine 17 until the capture 15 contacts the permanent magnet 21. Compressed air is supplied into the cavity E of the pneumatic cylinder 22, the protrusion 31 of the strap 29 located on the opposite side of the socket 16 presses on the rod 10 and disconnects the ears 19 of the capture 15 with the protrusions 7 of the bracket 5. The latch 11 then passes from the groove 14 to the groove 13. The supply of compressed air to the cavity E of the pneumatic cylinder 22 stops and the protrusion 31 of the strap 29 releases the rod 10. The arm 2 of the manipulator rises and fingers 3 and 4 out of 15. There is a decoupling ahvata grip 15 with the hand of the manipulator 2.

Предложенное устройство для автоматической смены захватов позволяет повысить производительность, так как масса руки, в которой отсутствует привод поворота скобы, невелика и это позволяет развивать большие скорости и ускорения при перемещении руки. Отсутствие промежуточного стыковочного блока повышает точность позиционирования захвата. The proposed device for automatic change of grips can improve productivity, since the mass of the hand, in which there is no drive to turn the bracket, is small and this allows you to develop high speeds and accelerations when moving the hand. The absence of an intermediate docking unit increases the accuracy of the positioning of the capture.

Claims

1. Device for automatic change of grippers, comprising a magazine with slots for grippers, a docking flange mounted on the arm of the manipulator with fingers for positioning the gripper and a spring-loaded latch, means for fastening the gripper on the manipulator arm, including elements with inclined surfaces arranged to interact with connecting interchangeable gripper elements, and a gripping attachment drive, characterized in that the gripping attachment drive is located in the magazine, and the means in for fixing the grip is made in the form of a bracket, axially spring-loaded to the docking flange and mounted coaxially with the last on the manipulator’s hand, while the bracket is provided with a rod for interacting with the drive of its rotation, and grooves are made on the docking flange, wherein the spring-loaded clamp is located in the rod with the possibility of alternating interaction with the grooves on the docking flange.

2. The device according to claim 1, characterized in that the bracket rotation drive is made in the form of a pneumatic cylinder with a piston spring-loaded on both sides, a pin and a bar with protrusions, the pin being mounted on the piston to interact with the bar, and the latter is mounted on the cylinder body in additionally made guides with the possibility of relative movement and interaction of their protrusions with the rod on the bracket.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the nests in the store are located between the tabs of the strap, the number of which is one more than the number of sockets in the store.