SU882733A1 - Модуль промышленного робота - Google Patents

Description

Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно - к промышленным работам.

Известен модуль промышленного робота, содержащий корпус, привод в виде си- ⁵ лового цилиндра, траверсы, демпфер в виде дополнительного силового цилиндра и укрепленные подвижно на штангах перемычки [1].

Дополнительный силовой цилиндр (демп-¹⁰ фер) содержит шток с поршнем и дроссели, соединяющие его рабочие полости с атмосферой. Он гасит скорость подвижных частей модуля (и присоединенных к нему масс) и обеспечивает безударный подход ^,5 их к упорам.

Однако такая конструкция демпфера требует значительного (по сравнению со временем перемещения) выстоя подвижной части модуля в каждом крайнем положении. Это обусловлено необходимостью наполнения воздухом из атмосферы через дроссель той полости силового цилиндра демпфера, которая расширилась при предшествующем ходе.

Эффективная площадь поршня силового цилиндра привода модуля уменьшена значительным диаметром штока, работающим как на растяжение, так и на сжатие. Эти две причины снижают динамические свойства модуля.

Цель изобретения - повышение динамических свойств модуля промышленного робота.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительный силовой цилиндр (демпфер) выполнен в виде штока с двумя поршнями, снабженными клапанами, а на корпусе этого цилиндра выполнено радиальное отверстие, причем шток основного силового цилиндра выполнен в виде струны.

Кроме того, поршни демпфера установлены на штоке на расстоянии не меньше хода штока, а клапаны выполнены в виде уплотнительных манжет V -образного профиля, установленных 'на поршнях демпфера наружу впадинами профилей.

На фиг. 1 изображен модуль,продольный разрез > на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б—Б на фиг.1, на фиг. 4 - схема движения воздуха в демпфере.

Предлагаемый модуль (фиг. 1, 2 и 3) содержит корпус 1, в котором выполнены цилиндрические отверстия для основного силового цилиндра 2 пневмопривода и дополнительного силового цилиндра 3 ' .демпфера соответственно. Кроме того, в корпусе 1 выполнены еще два отверстия, где установлены антифрикционные втулки 4 для направляющих штанг 5. Оси всех упомянутых отверстий параллельны. Концы направляющих 5 жестко соединены с траверсами 6 и 7. На штангах 5 закрепи лены с возможностью перемещения, например при помощи клеммных соединений, перемычки 8 с подвижными упорами 9. Неподвижные упоры 10 укреплены в корпусе 1 и выходят за его крышки 11. Поршень 12 соединен со штоком 13, выполненным в виде струны, которая натянута между траверсами 6 и 7, опирающимися на штанги 5. Шток 13 проходит сквозь перемычки 8 с зазором и крепится гайками .14 на траверсах 6 и 7. Шток 13 назван струной потому, что из-за малого поперечного сечения, его жесткость недостаточна для передачи сжимающей силы, но прочность ’достаточна для передачи необходимых растягивающих сил. В крышках 11 выполнены уплотнения (не показаны) штока 13,

На штоке 15 силового цилиндра, демпфе- ³⁵ ра на расстоянии не менее хода демпфера друг от друга, установлены поршни 16 и 17, в канавках которых установлены манжеты 18У-образного профиля (фиг. 1 и 4). Впадины профилей манжет 18 направле- ⁴⁰ ны наружу, т. е. в сторону полостей 19 и 20 силового цилиндра демпфера,

Втулки 21 демпфера снабжены уплотнительными элементами (не показаны), взаимодействующими со штоком 15 демп- ⁴⁵ фера. Размер втулки 21 в осевом направлении выбран таким, чтобы суммарная длина полостей 19 и 20 была не менее хода демпфера. Полости 19 и 20 соединены с атмосферой дросселями 22 (фиг. 2), уста-50 новленными вблизи втулок 21.

Посредине силового цилиндра 3 демпфера выполнено радиальное отверстие 23 (фиг, 3) ’ Работа модуля осуществляется следую— 55 щим образом.

Пусть в исходном положении подвижная часть модуля смещена в крайнее левое (по фиг. 1) положение. Сжатый воздух подается в правую полость силового цилиндра 2, а его левая полость сообщена с атмосферой. Поэтому упор 9 правой пе₅ ремычки 8 прижат к правому неподвижному упору 10. Правая перемычка 8 воздействует и на конец штока 15 демпфера, удерживая его в крайнем левом ‘положении, которое характеризуется зазором порядка нескольких десятых долей миллиметра между поршнем 16 и левой втулкой 21 (чтобы исключить соударения поршней 16, 17 и втулок 21 при работе модуля).

₎₅ Предлагаемый модуль работает в двух . режимах: нормального и жесткого демпфирования. Для работы в первом режиме отверстие 23 сообщается с атмосферой на протяжении всего цикла , в т. ч. и ш ₂₀ исходном положении.

Для приведения модуля в движение, сжатый воздух переключается из правой (по фиг, 1) полости силового цилиндра 2 в левую.

В момент, когда сила, развиваемая на поршне 12 и передаваемая через левую часть штока 13 (струны) на подвижную часть модуля, превысит силы трения по.коя, подвижная часть начнет перемещаться, вправо ,

Законы ее Движения зависят от характера нагрузки, давления в сети сжатого воздуха, проходных сечений пневмораспределителей (не показаны), диаметров поршня 12 и штока 13, сил трения и т. п.

В случае постоянной нагрузки подвижная часть модуля будет двигаться сначала равноускоренно, а затем равномерно до момента встречи левой перемычки 8 со штоком 15 демпфера.

С этого момента поршни 16 и 17 начинают двигаться вправо, воздух полости 20 сжимается поршнем 17 и начинает вытекать через дроссшь 22 в атмосферу.

Манжета 18 поршня 16 под действием разряжения со стороны впадины V” -образного профиля и повышенного давления со стороны выпуклости складывается и пропускает воздух из межпоршевой полости силового цилиндра 3 И ОТЕЮрСТИЯ 23 в полость 19.

Благодаря демпфированию скорость соударения левой пары упоров 9 и 10 при остановке подвижной части модуля получается малой.

После остановки подвижной части воздух из полости 20, сжатый движением поршня 17 вправо, продолжает вытекать через дроссель 22 в атмосферу.

Время выст.оя подвижной части модуля в любом из крайних положений колеблется от долей секунды До нескольких ₅ секунд (технологические выдержки).

Для перемещения вправо левая полость силового цилиндра 2 сообщается с атмосферой, а правая - с сетью сжатого воздуха. Ю

Сила, развиваемая на поршне 12 силового цилиндру перемещает подвижную часть модуля влево. После вхождения в контакт правой перемычки 8 и правого к«$ца штока 15 демпфера воздух в по- is лости 19 снимается, демпфируя подвижную часть. А манжета 18 поршня 17 'складывается, пропуская воздух из межпоршневой полости силового цилиндра 3 и отверстия 23 в расширяющуюся по- jq лость 20.

Т. е. направления движения воздуха в демпфере будут обратными к изображенным на схеме по фиг. 4.

После смыкания правой пары упоров 25 9 и 10 и стравливания воздуха из полости 19 через дроссель 22 в атмосферу» модуль приходит в исходное положение , т. е. заканчивается цикл работы модуля. ₃₀

При работе модуля с нагрузками, обладающими высокой инерцией, а также при необходимости перемещений с высокими скоростями, модуль переключается в режим жестокого демпфирования. Для этого через отверстие 23 в межпоршневую полость силового цилиндра 3 демпфера по-_ дается сжатый воздух постоянно или на периоды его подачи в полости силового цилиндра 2. Сжатый воздух из межпоршневой полости через клапаны (манжеты 18) попадает в полости 19 и 20, где устанавливается повышенное давление, близкое к сетевому.

Поэтому демпфирующая сила и масса воздуха, вытесняемого из демпфирующей полости 20 (при движении поршней 16 и 17 вправо) или из полости 19 (при движении влево), увеличиваются пропорционально росту абсолютного давления возду- ⁵⁰ ха в демпфирующих полостях.

Качество демпфирования повышается благодаря введению клапанов в виде манжет, позволяющих заполнють расширяющие γόη полости демпфера воздухом с атмосферным или более высоким давлением через центральное отверстие в цилиндре демпфера.

Если источник или сеть сжатого воздуха для пневмопривода и демпфера од на, то проявляется еще одно полезное свойство (эффект) предлагаемого модуля - инвариантность к давлению. Действительно, при росте (падении) давления воздуха в сети происходит рост (падение) движущей силы и скорости движения подвижной части модуля, нотем более (менее) становится зависящая от давления сила демпфирования, что предотвращает удары или длительные движения с малой ползучей скоростью возле конечных положений.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к станкострое-; нию, а более конкретно - к промышлен- ным работам. Известен модуль промышленного робота , содержащий корпус, привод в виде сипового цилиндра, траверсы, демпфер в виде дополнительного силового цилиндра и укрепленные подвижно на штангах перемычки 1, Дополнительный силовой цилиндр (демп фер) содержит шток с поршнем и дроссели соедин ющие его рабочие полости с атмосферой . Он гасит скорость подвижных час тей модул  (и присоединенных к нему масс) и обеспечивает безударный-подход их к упорам. Однако така  конструкци  демпфера требует значительного (по сраЕмению со временем перемещени ) высто  подвижной части модул  в каждом крайнем ntxложении . Это обусловлено необходимостью наполнени  воздухом из атмосферы через дроссель той полости силового цилиндра демпфера, котора  расширилась при пред- шествующем ходе. Эффективна  площадь поршн  силового цилиндра привода модул  уменьшена значительным диаметром штока, работающим как на раст жение, так и на сжатие. Эти Две причины снижают динамические свойства модул . Цель изобретени  - повьпиение динамических свойств модул  промышленного робота . Поставленна  цель достигаетс  тем, что дополнительный силовой цилиндр (демп-1 фер) выполнен в виде штока с двум  поршн ми , снабженными клапанами, а на корпусе этого цилиндра выполнено радиальное отверстае, причем шток основного силового цилиндра выполнен в виде струньи Кроме того, поршни демпфера установлены на штоке на рассто нии не меньше хода штока, а клапаны выполнены в виде уплотнктельных манжет V -образного профил , установленных на поршн х демпфера наружу впадинами профилей. На фиг. 1 изображен модуль,продольный разрез г на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фнг.1 на фиг. 4 - схема движени  воздуха в демпфере. Предлагаемый модуль (фиг. 1, 2 и 3) содержит корпус 1, в котором вьтолнены цилиндрические отверсти  дл  основного силового цилиндра 2 пневмопривода и дополнительного силового цилиндра 3 .Демпфера соответственно. Кроме того, в корпусе 1 выполнены еще Два отверсти , где установлены антифрикционные втулки 4 дл  направл ющих штанг 5. Оси всех упом нутых отверстий параллельны. Концы направл ющих 5 жестко соединены с траверсами 6 и 7. На штангах 5 закреп; лены с возможностью перемещени , например при помощи клёммных соединений перемычки 8 с подвижными упорами 9. Неподвижные упоры 10 укреплены в кор пусе 1 и выход т за его крьвики 11. По шень 12 соединен со штоком 13, выпол- венным в виде струны, котора  нат нута между траверсами 6 и 7, опирающимис  на штанги 5. Шток 13 проходит сквозь перемычки 8 с зазором и крепитс  гайками 14 на траверсах 6 и 7, Шток 13 назван струной потому, что из-за малого поперечного сечени , его жесткость недостаточна дл  передачи сжимающей силы , но прочность достаточна дл  передачи необходиКгых раст гивающих сил, В крышках 11 выполнены уплотнени  (не п казаны) штока 13. . На штоке 15 силового цилиндра, демпфе ра на расстойнин не менее хода демафера друг от друга, установлены поршни 16 и 1 в KafiaBKax которых установлен з1 манжеты 18У-образного профил  (фиг. 1 и 4). Впадины профилей манжет 18 направлены наружу, т. е. в сторону полостей 19 и 2О силового цилиндра демпфера. Втулки 21 демпфера снабжены уплотнительными элементами (не показаны), взаимодействующими со штоком 15 демпфера . Размер втулки 21 в осевом направлении выбран таким, чтобы суммарна  дл на полостей 19 и 20 была не менее хода демпфера. Полости 19 и 20 соединены с атмосферой дроссел ми 22 (фиг. 2), уста новленными вблизи втулок 21. Посредине силового цилиндра 3 демпфера выполнено радиальное отверстие 23 (фиг. 3) Работа модул  осуществл етс  следующим образом. Пусть в исходном положении подвижна  /часть модул  смещена в крайнее левое ( по фиг, 1) положение. Сжатый воздух подаетс  в правую полость силового цилнн;фа 2, а его лева  полость сообщена с атмосферой. Поэтому упор 9 правой перемычкн 8 прижат к правому неподвиншому упору Ю. Права  перемычка 8 воздействует и на конец щтока 15 демпфера , удержива  его в крайнем левом положении , которое характеризуетс  зазором пор дка нескольких дес тых Долей миллиметра между поршнем 16 и левой втулкой 21 (чтобы исключить соударени  поршней 16, 17 и втулок 21 при работе модул ). Предлагаемый Модуль работает в двух режимах: нормального и жесткого демпф|фовани . Дл  работы в первом режиме отверстие 23 сообщаемс  с атмосферой на прот жении всего цикла , в т. ч. и исходном положении. Дл  приведени  модул  в движение, сжатый воздух переключаетс  из правой (по фиг. 1) полости силового цилиндра 2 в левую. В момент, когда сила, развиваема  на поршне 12 и передаваема  через левую часть штока 13 (струны) на подвижную часть модул , превысит силы трени  по.ко , подвижна  часть начнет перемещатьс  ,вправо. Законы ее Движени  завис т от характера нагрузки, давлени  в сети сжатого воздуха, проходных сечений пневмораспределителей (не показаны), диаметров поршн  12 и щтока 13, сил трени  и т, п, В случае посто нной нагрузки подвижна  часть модул  будет двигатьс  сначала равноускоренно, а затем равномерно до момента встречи левой перемычки 8 со штоком 15 демпфера. С этого момента поршни 16 и 17 начинают двигатьс  вправо, воздух полости 20 сжимаетс  поршнем 17 и начинает вытекать через дроссель 22 в атмосферу . Манжета 18 поршн  16 под действием разр жени  со стороны впадины V -образного профил  и повьш енного давлени  со стороны вьтуклости складываетс  и пропускает воздух из межпоршевой полости силового цилиндра 3 и отверсти  23 в полость 19. Благодар  демпфированию скорость содарени  левой пары упоров 9 н 10 при остановке подвижной части модул  полуаетс  малой. После остановки подвижной части возух из полости 20, сжатый движением поршн  17 вправо, продолжает вытекать через дроссель 22 в атмосферу. Врем  высто  подвижней части модул  в любом из крайних по ожений колебпетс  от долей секунды До нескольких секунд (технологические выдержки). Дл  перемещени  вправо лева  полост силового цилинщэа 2 сообщаетс  с атмоо ферой, а права  с сетью сжатого воздуха . Сила, развиваема  на поршне 12 сило вого цилиндре перемещает подвижную часть модул  влево. После вхождени  в контакт правой перемычки 8 и правого квцца штока 15 демпфера воздух в полости 19 сн имаетс , демпфиру  подвижную часть, А манжета 18 поршн  17 склаДБшаетс , пропуска  воздух из ме поршневой полости силового цилиндра 3 и отверсти  23 в расшир ющуюс  полость 20. Т. е. направлени  движени  воэпука в демпфере будут обратными к изображенным на схеме по фиг. 4. После смыкани  правой пары упоров 9 и 1О и стравливани  воздуха вз полости 19 через дроссель 22 в атмосферу , модуль приходит в исходное положение , т, е. заканчиваетс  цикл работы мо дул . При работе модул  с нагрузками, обладающими высокой инерцией, а также 1ф необходимости перемещений с высокими скорост ми, модуль переключаетс  в режим жестсжого демпфировани . Дл  этог через отверстие 23 в межпоршневую полость силового цилиндра 3 демпфера подаетс  сжатый воздух посто нно или на пе риоды его подачи в полости силового цилиндра 2. Сжатый воздух из межпс шнеВ (Л полости через клапаны (манжеты 18 попадает в полости 19 и 2О, где устанавливаетс  повышенное давление, бп зкое к сетевому. Поэтому демпфирующа  сила и масса воздуха, вытесн емс о из демпфирующей полости 20 (при движении поршней 16 и 17 вправо) или из полости 19 (при дв жении влево), увеличиваютс  пропо{щи(нально росту абсолютного давлени  возду ха в демпфирующих полост х. Качество демпфировани  повышаетс  благодар  введению клапанов D виде манжет , позвол ющих заполнють расшир ющие с  полости демпфера воздухом с атмосфорным или более высоким давлением через центральное отверстие в цилиндре демпфера . Если источник или сеть сжатого воздуха дл  пневмопривода и демпфера од - на, то про вл етс  еще одно полезное свойство (эффект) предлагаемого модул  - инвариантность к давлению. Действительно, при росте (падении) дивлени  воздуха в сети происходит рост (падение) движущей силы и сксрости движени  подвижной части модул , но-тем более (менее) становитс  завис ща  от давлени  сила демпфировани , что предотвращает удары мли длительные движени  с малой ползучей скоростью возле конечных положений. Формула изобретени  1.Модуль промышленного робота, содержащий корпус, привод в виде силового цилиндра, траверсы, демпфер в виде до - полнительного силового цилиндра и укрепленные подвижно на штангах перомычки, отличающийс , что, с целью повышени  динамических свойств модул , дополнительный силовой цилиндр выполнен в виде штока с двум  поршн ми, снабженными клапанами, а на корпусе этого цилиндра выполнено радиол..ное отверстие , причем шток основного силового цилиндра выполнен в виде струны.
2. 2.Модуль по п. 1, о т л и ч а ю - щ и и с   тем ,что поршни демпфера установлены на штоке на рассто нии не меньше хода штока.
3. 3.Модуль по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью упрощени  конструкции, клапаны выполнены в виде уплотнительных манжет V -образного профил , установленньк на поршн х демпфера наружу впадинами профилей. Источники информации прш тые во внимание при экспертизе 1.ЯХИМОВИЧ В. А. и др. Переналаживаемые сборочные автоматы. Киев, Teix- вика, 1979, с. 64, черт. 36 , V 5 V jLi /5/5/5- f/ ,/../ /....//.,/./,././.„ / T,,, )CSNCsN Ji i ai/ f- / ггг И fc

   22

   Фиг.г

   zJ