RU2331506C2

RU2331506C2 - Integrated mechanism with compound motion of extending links

Info

Publication number: RU2331506C2
Application number: RU2006124474/02A
Authority: RU
Inventors: Аркадий Спиридонович Горлатов (RU); Аркадий Спиридонович Горлатов
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-08-20
Also published as: RU2006124474A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: integrated mechanism incorporates a transmission gear with an extending link, an actuator with a driving fixed-cam link and extending links furnished with jaws clamping the workpieces and linked with the transmission gear extending link via a slider and a drive. The slider, an element in kinematic connection between the actuator extending elements and the transmission gear, is designed for a compound motion including a linear motion along the transmission mechanism extending link length and a rectilinear motion along the actuator driving link length in the range of forward and back strokes.

EFFECT: higher accuracy and efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к механизмам со сложным движением выходных звеньев, применяемым для выполнения операций при обслуживании машин и оборудования. Такие механизмы обеспечивают захват изделия, его перемещение из одной позиции в другую, освобождение и передачу изделия.The invention relates to mechanisms with a complex movement of the output links used to perform operations when servicing machinery and equipment. Such mechanisms ensure the capture of the product, its movement from one position to another, the release and transfer of the product.

Известно, например, 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 device that provides capture of the product, its movement along an arc of a circle and release, containing an actuator with jaws for gripping products, a rotation mechanism and a hydraulic drive (Krainev A.F. Dictionary of Mechanisms. - M.: Mechanical Engineering, 1987 . - С.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 и линиями 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 and high-performance lines.

Известно также устройство типа «рука» для передачи изделий, содержащее комбинированный механизм, выполненный в виде передаточного механизма с выходным звеном, исполнительного механизма с ведущим и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий и кинематически связаны с выходным звеном передаточного механизма, и привод (патент РФ №2191108, опубл. в БИПМ, 2002. - №29 - прототип). Данный механизм является средством того же назначения, что и предлагаемое изобретение.A device of the “hand” type for transferring products is also known, comprising a combined mechanism made in the form of a transmission mechanism with an output link, an actuator with a drive and output links, the latter of which are provided with jaws for gripping the products and are kinematically connected with the output link of the transmission mechanism, and drive (RF patent No. 2191108, publ. in BIPM, 2002. - No. 29 - prototype). This mechanism is a tool for the same purpose as the invention.

Основным недостатком прототипа является невозможность регулирования (изменения) закона движения выходных звеньев исполнительного механизма, поскольку передаточный механизм, построенный на базе кривошипно-кулисного механизма с качающейся кулисой, допускает лишь варьирование скорости звеньев без изменения закона их движения. Это не позволяет выбирать предпочтительный закон движения выходных звеньев, т.е. сужает технологические возможности механизма. При сравнительно большом числе подвижных звеньев и кинематических пар это лимитирует частоту повторения рабочих циклов (ограничивает производительность) и не способствует точности работы механизма при переналадке его на передачу различных объектов манипулирования.The main disadvantage of the prototype is the impossibility of regulating (changing) the law of motion of the output links of the actuator, since the transmission mechanism, built on the basis of the crank-link mechanism with swinging wings, allows only a variation in the speed of the links without changing the law of their movement. This does not allow us to choose the preferred law of movement of the output links, i.e. narrows the technological capabilities of the mechanism. With a relatively large number of moving links and kinematic pairs, this limits the frequency of repetition of duty cycles (limits performance) and does not contribute to the accuracy of the mechanism when it is readjusted to the transfer of various manipulation objects.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей, повышение производительности и точности работы механизма.The objective of the present invention is to expand technological capabilities, increase productivity and accuracy of the mechanism.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в комбинированном механизме со сложным движением выходных звеньев, содержащем передаточный механизм с выходным звеном, исполнительный механизм с ведущим звеном в виде неподвижного кулачка и выходными звеньями, последние из которых снабжены губками для захвата изделий и кинематически связаны с передаточным механизмом посредством ползуна, и привод, ползун в кинематической связи выходных звеньев исполнительного механизма с передаточным механизмом выполнен с возможностью сложного движения, состоящего из поступательного движения по длине выходного звена передаточного механизма и прямолинейного движения по длине ведущего звена исполнительного механизма в интервале прямого и обратного ходов.The solution to this problem is achieved by the fact that in the combined mechanism with a complex movement of the output links, containing a transmission mechanism with an output link, an actuator with a drive link in the form of a fixed cam and output links, the latter of which are equipped with jaws for gripping the products and kinematically connected with the transmission mechanism by means of a slider, and the drive, slider in the kinematic connection of the output links of the actuator with the transmission mechanism is made with the possibility of complex movement Ia composed of translatory motion along the length of the output member and the transmission mechanism of rectilinear movement along the length of the driving member of the actuator in the range of forward and reverse strokes.

Комбинированный механизм выполнен в виде кулачково-рычажного многозвенника, соответствующего зависимостиThe combined mechanism is made in the form of a cam-link multi-link, the corresponding dependence

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

n - число подвижных звеньев (кулачок, коромысло двуплечее, шатун, выходное звено, ползун, выходное звено исполнительного механизма), n=6;n is the number of movable links (cam, two-arm rocker, connecting rod, output link, slider, output link of the actuator), n = 6;

р₅ - число низших кинематических пар (кулачок-стойка, коромысло двуплечее-стойка, коромысло двуплечее-шатун, шатун-выходное звено, выходное звено-стойка, выходное звено-ползун, ползун-выходное звено исполнительного механизма), p₅=7;p ₅ - the number of lower kinematic pairs (cam-stand, rocker-two-arm-rack, rocker-two-arm-connecting rod, connecting rod-output link, output link-rack, output link-slider, slider-output link of the actuator), p ₅ = 7;

р₄ - число высших кинематических пар (профиль кулачка-ролик двуплечего коромысла, ролик ползуна - продольный паз ведущего звена исполнительного механизма, ролик выходного звена исполнительного механизма - профиль фигурного паза исполнительного механизма), p₄=3.p ₄ is the number of higher kinematic pairs (cam-roller profile of a two-shouldered rocker arm, slider roller is a longitudinal groove of an actuator leading link, an actuator output link roller is a profile of a shaped actuator slot), p ₄ = 3.

Расчет по формуле (1) показывает, что комбинированный механизм соответствует первому условию работоспособности; разработанная схема соответствует структурной формуле кинематической цепи.The calculation according to the formula (1) shows that the combined mechanism corresponds to the first condition for operability; the developed scheme corresponds to the structural formula of the kinematic chain.

Ведущее звено передаточного механизма выполнено в виде кулачка, рабочий профиль последнего формирует законы движения промежуточных звеньев и выходного звена передаточного механизма. Благоприятно, что в зависимости от профиля ведущего кулачка возвратно-поворотное движение выходного звена передаточного механизма можно выполнить по любому наиболее предпочтительному закону. Например, обеспечить движение выходного звена с постоянной скоростью в одном или обоих интервалах его движения, движение с выстоями на границах ходов, т.е. в позициях «схват изделия» и «выдача изделия», движение с малой скоростью при рабочем ходе (с изделием в губках) и большей скоростью при холостом ходе (без изделия) и др. Поскольку ползун кинематической связи обоих механизмов подвижно сопряжен с выходным звеном передаточного механизма, он будет генерировать соответствующее движение выходных звеньев исполнительного механизма.The leading link of the transmission mechanism is made in the form of a cam, the working profile of the latter forms the laws of motion of the intermediate links and the output link of the transmission mechanism. Favorably, depending on the profile of the driving cam, the reciprocating movement of the output link of the transmission mechanism can be performed according to any most preferred law. For example, to ensure the movement of the output link with a constant speed in one or both intervals of its movement, movement with dwells at the borders of moves, i.e. in the positions “product gripping” and “product dispensing”, movement at a low speed during the working stroke (with the product in the lips) and at a higher speed at idle speed (without the product), etc. Since the kinematic connection slider of both mechanisms is movably coupled to the output link of the transmission mechanism, it will generate the corresponding movement of the output links of the actuator.

Заявляемый механизм отличается от прототипа конструктивными элементами, кинематической связью между элементами, формой взаимного расположения элементов. Эти отличия способствуют совершенствованию конструкции, повышению точности работы и производительности механизма.The inventive mechanism differs from the prototype in structural elements, kinematic connection between the elements, the form of the relative position of the elements. These differences contribute to improving the design, improving the accuracy and performance of the mechanism.

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-рычажного многозвенника, содержащего ведущее звено-кулачок 4, жестко закрепленный на валу привода, двуплечее коромысло 5, шарнирно связанное со стойкой 6 и сопряженное с рабочим профилем кулачка посредством смонтированного на конце одного из его плеч ролика 7, шатун 8, шарнирно связанный со свободным концом коромысла, выходное звено 9, шарнирно связанное со стойкой и с шатуном, и подвижно связанный с выходным звеном ползун 10 для кинематической связи передаточного и исполнительного механизмов.The mechanism 1 is made in the form of a cam-link multi-link, containing the leading cam link 4, rigidly mounted on the drive shaft, a two-arm rocker 5, pivotally connected to the stand 6 and mated to the cam working profile by means of a roller 7 mounted on the end of one of its shoulders, a connecting rod 8, pivotally connected to the free end of the beam, the output link 9, pivotally connected to the rack and connecting rod, and slider 10 movably connected to the output link for kinematic communication of the transmission and actuating mechanisms.

Механизм 2 выполнен в виде кулачково-рычажного механизма, содержащего ведущее звено 11 в виде неподвижного кулачка, выходные звенья 12 и 13 с губками 3 для захвата изделий, шарнирно связанные посредством пальца 14 с ползуном 10 и сопряженные с ведущим звеном. В теле кулачка 14 выполнены фигурные пазы 15 и 16, а на свободных концах выходных звеньев смонтированы ролики 17 и 18 для взаимодействия соответственно с пазами 15 и 16. Ползун 10 снабжен пальцем 19 с роликом для взаимодействия с прямолинейным пазом 20, выполненным по длине кулачка 11 между фигурными пазами 15 и 16.The mechanism 2 is made in the form of a cam-lever mechanism containing a leading link 11 in the form of a fixed cam, output links 12 and 13 with jaws 3 for gripping products, articulated by means of a finger 14 with a slider 10 and mating with a leading link. Figured grooves 15 and 16 are made in the body of the cam 14, and rollers 17 and 18 are mounted on the free ends of the output links to interact with the grooves 15 and 16. The slider 10 is equipped with a finger 19 with a roller for interacting with a straight groove 20 made along the length of the cam 11 between the curly grooves 15 and 16.

На выходном звене 9 (в средней его части) смонтирован ролик 21 для взаимодействия с дугообразным пазом 22 в теле неподвижной плиты 23. Этим сопряжением исключается или сводится к минимуму упругая деформация звена 9, в результате повышается точность работы механизма.A roller 21 is mounted on the output link 9 (in its middle part) to interact with the arcuate groove 22 in the body of the fixed plate 23. Elastic deformation of the link 9 is eliminated or minimized by this pairing, as a result, the accuracy of the mechanism increases.

Губки 3 для захвата изделий выполнены по форме передаваемых изделий, при этом они закреплены на выходных звеньях жестко, но разъемно. Такая форма губок обеспечивает надежное удерживание изделий при переносе их из одной позиции в другую. Разъемное крепление губок на выходных звеньях повышает оперативность смены губок при переналадке комбинированного механизма на передачу изделий другой формы.Sponges 3 for gripping products are made in the form of the transferred products, while they are fixed to the output links rigidly, but demountably. This form of jaws provides reliable retention of products when moving them from one position to another. Detachable attachment of jaws on the output links increases the efficiency of changing jaws when changing the combined mechanism to transfer products of a different shape.

Губки 3 имитируют движение выходных звеньев 12 и 13, занимая при этом «разжатое» или «сжатое» положение. Одна из границ ходов выходных звеньев соответствует позиции «схват изделия», другая - позиции «выдача изделия». Законы движения выходных звеньев 12 и 13 в интервалах ходов генерируются кулачками 4 и 11 и посредством ползуна 10, совершающего сложное движение. Участки рабочего профиля кулачка 4, которым соответствуют границы ходов коромысла 5 и выходного звена 9, имеют постоянные радиусы - векторы. Это обеспечивает выстои выходных звеньев 12 и 13 определенной продолжительности при разжатом положении губок.Sponges 3 simulate the movement of the output links 12 and 13, while occupying the "unclenched" or "squeezed" 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 laws of motion of the output links 12 and 13 in the intervals of the moves are generated by the cams 4 and 11 and by means of the slider 10, making a complex movement. The sections of the working profile of the cam 4, which correspond to the boundaries of the rocker arms 5 and the output link 9, have constant radii - vectors. This ensures that the output links 12 and 13 are of a certain duration when the jaws are open.

Производительность комбинированного механизма зависит от массы передаваемых изделий и частоты повторения рабочих циклов, которая в свою очередь зависит от законов движения выходных звеньев передаточного и исполнительного механизмов.The performance of the combined mechanism depends on the mass of the transmitted products and the frequency of repetition of the operating cycles, which in turn depends on the laws of motion of the output links of the transmission and actuating mechanisms.

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

При работе привода вращение кулачка 4 преобразуется посредством коромысла 5 и шатуна 8 в возвратно-поворотное движение выходного звена 9, при этом ползун 10, подвижно связанный с выходным звеном, совершает сложное движение: движение по прямолинейной траектории в результате взаимодействия ролика на пальце 19 с прямолинейным пазом 20 на кулачке 11 и поступательное движение по длине звена 9 при поворотном движении последнего. Движение ползуна 10 генерирует посредством пальца 14 поступательное движение выходных звеньев 12 и 13 исполнительного механизма, при этом ролики 17 и 18 последних, взаимодействуя с фигурными пазами 15 и 16 кулачка 11, сообщают выходным звеньям поворотные движения на пальце 14 ползуна 10. В позиции «схват изделия» в разжатые губки подается изделие - объект манипулирования. При рабочем ходе ролики 17 и 18, взаимодействуя с фигурными пазами 15 и 16 кулачка 11, формируют поворотное движение выходных звеньев 12 и 13 относительно пальца 14, в результате чего губки обеспечивают «схват» и удерживание переносимого изделия. По достижении позиции «выдача изделия» (границы ходов) губки разжимаются и перестают удерживать объект манипулирования, который выводится из механизма. При холостом ходе (без изделия) губки также занимают сжатое положение, поскольку ролики выходных звеньев взаимодействуют с теми же фигурными пазами в теле кулачка, что и при рабочем ходе.When the drive is operating, the rotation of the cam 4 is converted by means of the rocker 5 and the connecting rod 8 into the reciprocating movement of the output link 9, while the slider 10, movably connected to the output link, makes a complex movement: the movement along a rectilinear path as a result of the interaction of the roller on the finger 19 with the rectilinear the groove 20 on the cam 11 and the translational movement along the length of the link 9 when the latter rotates. The movement of the slider 10 generates by means of the finger 14 the translational movement of the output links 12 and 13 of the actuator, while the rollers 17 and 18 of the latter, interacting with the figured grooves 15 and 16 of the cam 11, inform the output links of the rotary movements on the finger 14 of the slider 10. In the “gripper” position products ”, the product, the object of manipulation, is fed into the open lips. During the working stroke, the rollers 17 and 18, interacting with the figured grooves 15 and 16 of the cam 11, form a pivoting movement of the output links 12 and 13 relative to the finger 14, as a result of which the jaws provide a “grip” and holding of the transferred product. Upon reaching the position “product delivery” (the boundaries of moves), the jaws are unclenched and cease to hold the object of manipulation, which is removed from the mechanism. At idle (without the product), the jaws also occupy a compressed position, since the rollers of the output links interact with the same curly grooves in the cam body as during the working stroke.

Последующие рабочие циклы выполняются аналогичным образом.Subsequent work cycles are performed in a similar manner.

Claims

A combined mechanism with a complex movement of the output links, comprising a transmission mechanism with an output link, an actuator with a drive link in the form of a fixed cam and output links, the latter of which are equipped with jaws for gripping the products and kinematically connected to the output link of the transmission mechanism by means of a slide, and a drive, characterized in that the slider in the kinematic connection of the output links of the actuator with the transmission mechanism is made with the possibility of complex movement, consisting of translational movement along the length of the output gear unit and rectilinear movement along the length of the driving member of the actuator in the range of forward and reverse strokes.