RU2312008C1 - Combination type mechanism with complex motion of outlet links - Google Patents

Combination type mechanism with complex motion of outlet links Download PDF

Info

Publication number
RU2312008C1
RU2312008C1 RU2006112522/02A RU2006112522A RU2312008C1 RU 2312008 C1 RU2312008 C1 RU 2312008C1 RU 2006112522/02 A RU2006112522/02 A RU 2006112522/02A RU 2006112522 A RU2006112522 A RU 2006112522A RU 2312008 C1 RU2312008 C1 RU 2312008C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cam
link
actuator
gear
links
Prior art date
Application number
RU2006112522/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Спиридонович Горлатов (RU)
Аркадий Спиридонович Горлатов
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет"
Priority to RU2006112522/02A priority Critical patent/RU2312008C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312008C1 publication Critical patent/RU2312008C1/en

Links

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: mechanisms and apparatuses used for maintaining machines, machine tools, presses and other equipment.
SUBSTANCE: combination mechanism includes transfer mechanism, actuating mechanism with jaws for clamping articles and drive unit. Transfer mechanism is in the form of cam-gear mechanism having cam, pusher in the form of toothed rack and outlet link in the form of pinion engaged with toothed rack. Actuating mechanism is in the form of lever-cam mechanism having driving link in the form of rotary rod whose rocking center is coincided with center of rotation motion of pinion; outlet links jointly coupled with rotary rod through pin and stationary cam-follower with shaped grooves for joining with outlet links. Rotary rod is rigidly joined with pinion; pin is secured to end of rod. On free ends of outlet links rollers are mounted for engaging with shaped grooves in follower body.
EFFECT: lowered number of kinematics pairs, reduced energy consumption of engaging surfaces for friction, reduced wear degree of friction pairs, shortened time period of idling intervals, enhanced accuracy and operational efficiency.
2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев, которые применяются для выполнения вспомогательных операций при обслуживании машин, станков, прессов и устройств различного назначения. Такие манипуляционные механизмы, имитирующие определенные движения рук человека, обеспечивают захват изделия (объекта манипулирования), его перемещение из одной позиции в другую, освобождение и передачу изделия.The present invention relates to mechanisms with a complex movement of the output links, which are used to perform auxiliary operations in the maintenance of machines, machine tools, presses and devices for various purposes. Such manipulation mechanisms that simulate certain movements of a person’s hands provide for the capture of the product (object of manipulation), its movement from one position to another, release and transfer of the product.

Известно, например, манипуляционное устройство, обеспечивающее захват изделия, его перемещение по дуге окружности и освобождение, содержащее исполнительный механизм с губками для захвата изделий, механизм поворота и гидропривод (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987. - С.9 и 10, рис.а).It is known, for example, a handling device that provides for the capture of the product, its movement along an arc of a circle and its release, containing an actuator with jaws for gripping the products, a rotation mechanism and a hydraulic drive (Krainev A.F. Dictionary of Mechanisms. - M.: Mechanical Engineering, 1987. - S. 9 and 10, fig.a).

Основным недостатком данного устройства является усложненность привода и малая частота повторения рабочих циклов, т.е. невысокая производительность. Указанный недостаток является результатом использования отдельных двигателей для механизмов захвата и поворота, а также применения тихоходного гидравлического привода. Недостаток особенно ощутим при агрегатировании устройства с машинами-автоматами в линиях высокой производительности.The main disadvantage of this device is the complexity of the drive and the low repetition rate of duty cycles, i.e. low productivity. The indicated drawback is the result of using separate engines for gripping and turning mechanisms, as well as the use of a low-speed hydraulic drive. The disadvantage is especially noticeable when aggregating the device with automatic machines in high-performance lines.

Известно также устройство типа «рука» для передачи изделий, выполненное в виде комбинированного механизма, содержащего передаточный механизм с ведущим и выходным звеньями и исполнительный механизм с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, и привод (патент РФ №2232672, опубл. в БИПМ, 2004. - №20 - прототип). Данное устройство является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение.It is also known a device of the "hand" type for transferring products, made in the form of a combined mechanism containing a transmission mechanism with drive and output links and an actuator with drive and output links, the last of which are equipped with jaws for gripping the products, and a drive (RF patent No. 2232672 , published in BIPM, 2004. - No. 20 - prototype). This device is a tool for the same purpose as the invention.

Основным недостатком прототипа являются невысокие точность работы и производительность. Недостаток вызван увеличенным числом кинематических пар (их 11 - 6 низших и 5 высших пар). Зазоры в шарнирах и сопряжениях звеньев не способствуют повышению точности и надежности работы при выполнении операций «схват изделия», перенос изделия из позиции в позицию и «выдача изделия», поскольку зазоры в кинематических парах приводят к ошибкам положения и перемещения звеньев.The main disadvantage of the prototype is the low accuracy and performance. The disadvantage is caused by an increased number of kinematic pairs (there are 11 to 6 lower and 5 higher pairs). The gaps in the hinges and joints of the links do not increase the accuracy and reliability of operations during the operations of "gripping the product", moving the product from position to position and "giving the product", since the gaps in the kinematic pairs lead to errors in the position and movement of the links.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности работы и производительности.The objective of the present invention is to improve the accuracy and performance.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в комбинированном механизме со сложным движением выходных звеньев, содержащем передаточный механизм с ведущим кулачком и выходным звеном - шестерней, связанными толкателем в виде зубчатой рейки, исполнительный механизм с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, а выходное звено передаточного механизма и ведущее звено исполнительного механизма выполнены с возможностью возвратно-поворотного движения, и привод, центры возвратно-поворотного движения выходного звена передаточного механизма и ведущего звена исполнительного механизма совмещены, а оба звена жестко между собой связаны, при этом возвратно-поворотное движение ведущего звена исполнительного механизма соответствует зависимостиThe solution to this problem is achieved by the fact that in a combined mechanism with a complex movement of the output links, containing a transmission mechanism with a leading cam and an output link - a gear connected by a pusher in the form of a rack, an actuator with a leading and output links, the last of which are equipped with jaws for gripping products, and the output link of the transmission mechanism and the leading link of the actuator are made with the possibility of reciprocating motion, and the drive, the centers of the reciprocating the movements of the output link of the transmission mechanism and the leading link of the actuator are combined, and both links are rigidly connected to each other, while the reciprocating motion of the leading link of the actuator corresponds to the dependence

Figure 00000002
Figure 00000002

где γ - полный угол размаха ведущего звена исполнительного механизма;where γ is the total angle of the leading link of the actuator;

h - ход толкателя передаточного механизма, h=rmax-rmin;h is the stroke of the push rod of the transmission mechanism, h = r max -r min ;

rmax, rmin - соответственно максимальный и минимальный радиусы-векторы кулачка передаточного механизма;r max , r min - respectively, the maximum and minimum radius-vectors of the cam gear;

d - диаметр делительной окружности шестерни передаточного механизма.d is the diameter of the pitch circle of the gear gear.

Значения параметров h и d передаточного механизма удовлетворяют условиюThe values of the parameters h and d of the transmission mechanism satisfy the condition

Figure 00000003
Figure 00000003

Заявляемый механизм отличается от прототипа сочетанием конструктивных элементов и характером связи между ними, обеспечивающими упрощение конструкции, повышение точности работы и производительности. Механизм удовлетворяет первому условию работоспособности, определяемому формулой Чебышева:The inventive mechanism differs from the prototype by the combination of structural elements and the nature of the relationship between them, which simplifies the design, improves the accuracy of work and productivity. The mechanism satisfies the first condition for operability determined by the Chebyshev formula:

W=3·n-2p5-p4=3·4-2·4-3=1,W = 3 · n-2p 5 -p 4 = 3 · 4-2 · 4-3 = 1,

где W - степень подвижности механизма, W=1;where W is the degree of mobility of the mechanism, W = 1;

n - число подвижных звеньев: кулачок, толкатель, шестерня (в жесткой связи с ведущим звеном исполнительного механизма), выходное звено исполнительного механизма, n=4;n is the number of movable links: cam, pusher, gear (in tight connection with the leading link of the actuator), the output link of the actuator, n = 4;

р5 - число низших кинематических пар (без учета пассивной связи, т.е. связи ведущего звена исполнительного механизма с одним из выходных звеньев), p5=4,p 5 is the number of lower kinematic pairs (excluding passive communication, i.e., communication of the leading link of the actuator with one of the output links), p 5 = 4,

р4 - число высших кинематических пар (сопряжения: кулачок-толкатель, толкатель-шестерня, выходное звено-фигурный паз копира), р4=3.p 4 - the number of higher kinematic pairs (mates: cam-pusher, pusher-gear, output link-shaped groove of the copier), p 4 = 3.

Совмещение центра поворотного движения ведущего звена исполнительного механизма с центром поворотного движения выходного звена передаточного механизма при жесткой связи обоих звеньев между собой позволило в сравнении с прототипом исключить из кинематической цепи предлагаемого комбинированного механизма одну высшую и одну низшую кинематические пары. В предлагаемой кинематической схеме механизма отсутствуют следующие кинематические пары: сопряжение шестерни с ведущим звеном исполнительного механизма, шарнирная связь ведущего звена исполнительного механизма со стойкой. Уменьшение числа кинематических пар способствует снижению энергозатрат на трение взаимодействующих поверхностей, уменьшению износа в парах трения, снижению внецикловых простоев, повышению точности работы и производительности. Работоспособность механизма с уменьшенным числом кинематических пар подтверждается формулой (1).The combination of the center of the rotational motion of the leading link of the actuator with the center of the rotational motion of the output link of the transmission mechanism with a rigid connection between the two links together made it possible to exclude one higher and one lower kinematic pair from the kinematic chain of the proposed combined mechanism. In the proposed kinematic diagram of the mechanism, the following kinematic pairs are absent: gear mating with the driving element of the actuator, articulated connection of the driving element of the actuator with the rack. The decrease in the number of kinematic pairs helps to reduce the energy consumption for friction of interacting surfaces, reduce wear in friction pairs, reduce off-cycle downtime, increase the accuracy of work and productivity. The efficiency of the mechanism with a reduced number of kinematic pairs is confirmed by the formula (1).

Формула (2) определяет соотношение длин звеньев передаточного механизма, при которых угол размаха ведущего звена исполнительного механизма, несущего выходные звенья с губками для изделий, не превышает 180°. При условии, когда

Figure 00000004
, угол γ составляет 180°. Если h=π·d, ведущее звено делает полный оборот.Formula (2) determines the ratio of the lengths of the links of the transmission mechanism, at which the sweep angle of the leading link of the actuator carrying the output links with jaws for the products does not exceed 180 °. Provided when
Figure 00000004
, the angle γ is 180 °. If h = π · d, the leading link makes a complete revolution.

Предлагаемый механизм поясняется чертежом, на котором представлена его кинематическая схема.The proposed mechanism is illustrated in the drawing, which shows its kinematic diagram.

Комбинированный механизм со сложным движением выходных звеньев содержит передаточный механизм 1, исполнительный механизм 2 с губками 3 для захвата изделий и привод, последний на чертеже не показан.The combined mechanism with a complex movement of the output links contains a gear 1, an actuator 2 with jaws 3 for gripping products and a drive, the latter is not shown in the drawing.

Механизм 1 выполнен в виде кулачково-зубчатого механизма, содержащего ведущее звено-кулачок 4, жестко закрепленный на валу привода, толкатель-зубчатую рейку 5, смонтированную в неподвижной направляющей и сопряженную с рабочим профилем кулачка посредством ролика 6, смонтированного на конце рейки, выходное звено-шестерню 7, шарнирно связанную со стойкой осью 8 и сопряженную с упомянутой зубчатой рейкой.The mechanism 1 is made in the form of a cam-gear mechanism, containing a leading link-cam 4, rigidly mounted on the drive shaft, a pusher-gear rack 5 mounted in a fixed guide and coupled to the cam working profile by means of a roller 6 mounted on the end of the rack, an output link gear 7, pivotally connected to the strut axle 8 and mating with said gear rack.

Механизм 2 выполнен в виде рычажно-кулачкового механизма, содержащего ведущее звено 9 в виде поворотного стержня, центр качания которого совмещен с центром поворотного движения шестерни 7, выходные звенья 10 и 11, шарнирно связанные с поворотным стержнем посредством пальца 12, и неподвижный кулачок-копир 13 с фигурными пазами 14 и 15 для сопряжения с выходными звеньями. Поворотный стержень 9 жестко связан с шестерней 7, палец 12 закреплен на конце стержня, на свободных концах выходных звеньев 10 и 11 смонтированы ролики 16 и 17 для взаимодействия с фигурными пазами соответственно 14 и 15 в теле копира 13.The mechanism 2 is made in the form of a lever-cam mechanism containing the driving link 9 in the form of a rotary rod, the swing center of which is aligned with the center of the rotary movement of the gear 7, the output links 10 and 11, pivotally connected to the rotary rod by means of the finger 12, and a stationary cam-copier 13 with curly grooves 14 and 15 for interfacing with output links. The pivot rod 9 is rigidly connected with gear 7, pin 12 is fixed at the end of the rod, rollers 16 and 17 are mounted at the free ends of output links 10 and 11 to interact with curly grooves 14 and 15 in the copier 13, respectively.

Губки 3 выполнены по форме передаваемых изделий, они закреплены на выходных звеньях 10 и 11 жестко, но разъемно. Такая форма губок обеспечивает их контакт с изделием по большей части его периметра. В результате обеспечивается надежное удерживание («схват») изделия при переносе последнего из одной позиции в другую. Разъемное крепление губок на выходных звеньях позволяет оперативно выполнять смену губок при переналадке механизма на передачу изделий другой формы.Sponges 3 are made in the form of the transmitted products, they are fixed on the output links 10 and 11 rigidly, but detachably. This shape of the jaws ensures their contact with the product over most of its perimeter. The result is a reliable retention ("grip") of the product when transferring the latter from one position to another. Detachable attachment of the jaws on the output links allows you to quickly change the jaws when changing the mechanism to transfer products of a different shape.

Губки имитируют движение выходных звеньев, занимая при этом «разжатое» или «сжатое» положение. На границах прямого (рабочего) и обратного (холостого) ходов выходных звеньев губки занимают «разжатое» положение. Одна из границ ходов выходных звеньев соответствует позиции «схват изделия», другая - позиции «выдача изделия». Закон движения выходных звеньев 10 и 11 в интервалах ходов генерируется кулачком 4 и фигурными пазами 14 и 15 копира 13. Участки профиля кулачка 4, которым соответствуют границы ходов толкателя-рейки 5, имеют постоянные радиус-векторы. Это обеспечивает выстой выходных звеньев определенной продолжительности при разжатом положении губок.Sponges imitate the movement of the output links, while occupying the "unclenched" or "squeezed" position. At the boundaries of the direct (working) and reverse (idle) strokes of the output links of the sponge, they occupy a “relaxed” position. One of the boundaries of the moves of the output links corresponds to the position of "gripping the product", the other to the position of "issuing the product." The law of movement of the output links 10 and 11 in the intervals of the moves is generated by the cam 4 and the curly grooves 14 and 15 of the copier 13. The sections of the profile of the cam 4, which correspond to the boundaries of the moves of the pusher-rack 5, have constant radius vectors. This ensures that the output links of a certain duration stay with the jaws open.

Комбинированный механизм со сложным движением выходных звеньев работает следующим образом.The combined mechanism with a complex movement of the output links works as follows.

При работе привода вращение кулачка 4 преобразуется посредством рейки 5, шестерни 7 и поворотного стержня 9 в сложное движение выходных звеньев 10 и 11 с губками 3 для захвата изделий. В позиции «схват изделия» в разжатые губки подается изделие - объект манипулирования. При рабочем ходе ролики 16 и 17, взаимодействуя с фигурными пазами 14 и 15 копира 13, формируют движение выходных звеньев 10 и 11 относительно поворотного стержня 9, в результате чего губки обеспечивают «схват» и удерживание переносимого изделия. По достижении позиции «выдача изделия» (границы рабочего хода) губки разжимаются и перестают удерживать объект манипулирования, который выводится из устройства. При холостом ходе губки также занимают сжатое положение, поскольку ролики выходных звеньев взаимодействуют с теми же фигурными пазами в теле копира, что и при рабочем ходе. Последующие рабочие циклы выполняются аналогичным образом.When the drive is operating, the rotation of the cam 4 is converted by means of the rack 5, gear 7 and the pivot rod 9 into the complex movement of the output links 10 and 11 with jaws 3 for gripping the products. In the “grip of the product” position, the product — the object of manipulation — is fed into the open lips. During the working stroke, the rollers 16 and 17, interacting with the curly grooves 14 and 15 of the copier 13, form the movement of the output links 10 and 11 relative to the pivot rod 9, as a result of which the jaws provide a “grip” and holding of the transferred product. Upon reaching the position of "issue of the product" (the boundaries of the stroke), the jaws are unclenched and cease to hold the object of manipulation, which is displayed from the device. At idle, the sponges also occupy a compressed position, since the rollers of the output links interact with the same curly grooves in the copier body as during the working stroke. Subsequent work cycles are performed in a similar manner.

Производительность предлагаемого комбинированного механизма со сложным движением выходных звеньев зависит от массы передаваемых изделий и законов движения выходных звеньев передаточного и исполнительного механизмов.The performance of the proposed combined mechanism with a complex movement of the output links depends on the mass of the transmitted products and the laws of motion of the output links of the transmission and actuating mechanisms.

Claims (2)

1. Комбинированный механизм со сложным движением выходных звеньев, содержащий передаточный механизм с ведущим кулачком и выходным звеном-шестерней, связанными толкателем в виде зубчатой рейки, исполнительный механизм с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий, а выходное звено передаточного механизма и ведущее звено исполнительного механизма выполнены с возможностью возвратно-поворотного движения, и привод, отличающийся тем, что центры возвратно-поворотного движения выходного звена передаточного механизма и ведущего звена исполнительного механизма совмещены, а оба звена жестко между собой связаны, при этом возвратно-поворотное движение ведущего звена исполнительного механизма соответствует зависимости1. A combined mechanism with a complex movement of the output links, comprising a transmission mechanism with a drive cam and an output gear link connected by a pusher in the form of a rack, an actuator with a drive and output links, the latter of which are equipped with jaws for gripping the products, and the output link of the transmission the mechanism and the driving link of the actuator are made with the possibility of reciprocating motion, and a drive, characterized in that the centers of the reciprocating motion of the output link the transfer mechanism and the driving link of the actuator are combined, and both links are rigidly interconnected, while the reciprocating movement of the driving link of the actuator corresponds to the dependence
Figure 00000005
,
Figure 00000005
,
где γ - полный угол размаха ведущего звена исполнительного механизма,where γ is the total angle of the leading link of the actuator, h - ход толкателя передаточного механизма, h=rmax-rmin,h is the stroke of the push rod of the transmission mechanism, h = r max -r min , rmax-rmin - соответственно максимальный и минимальный радиус-векторы кулачка передаточного механизма,r max -r min - respectively, the maximum and minimum radius vectors of the cam gear, d - диаметр делительной окружности шестерни передаточного механизма.d is the diameter of the pitch circle of the gear gear.
2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что значения параметров h и d передаточного механизма удовлетворяют условию2. The mechanism according to claim 1, characterized in that the values of the parameters h and d of the transmission mechanism satisfy the condition
Figure 00000006
Figure 00000006
RU2006112522/02A 2006-04-14 2006-04-14 Combination type mechanism with complex motion of outlet links RU2312008C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112522/02A RU2312008C1 (en) 2006-04-14 2006-04-14 Combination type mechanism with complex motion of outlet links

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112522/02A RU2312008C1 (en) 2006-04-14 2006-04-14 Combination type mechanism with complex motion of outlet links

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312008C1 true RU2312008C1 (en) 2007-12-10

Family

ID=38903789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006112522/02A RU2312008C1 (en) 2006-04-14 2006-04-14 Combination type mechanism with complex motion of outlet links

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312008C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2346804C2 (en) Manipulator for parts transfer
RU2312008C1 (en) Combination type mechanism with complex motion of outlet links
RU2344031C2 (en) Manipulator for transmission of items
RU2390406C1 (en) Transfer manipulator
RU2331507C1 (en) Integrated mechanism with compound motion of extending links
RU2191109C1 (en) Hand type apparatus for handling articles
RU2333829C1 (en) Manipulator for items transfer
RU2356726C1 (en) Manipulator for transfer of products
RU2191108C1 (en) Hand type apparatus for handling articles
RU2312763C1 (en) Combination mechanism with complex motion of outlet links
RU2331506C2 (en) Integrated mechanism with compound motion of extending links
RU2356725C1 (en) Manipulator for transfer of products
RU2303520C1 (en) Combination mechanism with complex motion of outlet links
RU2243882C1 (en) Hand type apparatus for handling articles
RU2245780C1 (en) Hand-like device for transporting articles
RU2438856C2 (en) Device for items transmission
RU2521933C1 (en) Handler for transfer of items
RU2266192C1 (en) Hand type apparatus for handling articles
RU2224638C2 (en) Hand type apparatus for handling articles
RU2276009C1 (en) Hand type apparatus for transferring articles
RU2232672C1 (en) Hand type apparatus for handling articles
RU2247021C1 (en) Hand type apparatus for handling articles
RU2376130C1 (en) Part transfer manipulator
RU2264907C1 (en) Device for transporting articles
RU2284262C1 (en) Hand type apparatus for handling articles

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090415