Устройство для манипулирования деталями

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к устройствам для манипулирования и соответственно позиционирования деталей или инстру ментов. Целью изобретеиия является повышение точности позиционирования промедсуточной шариковой опоры в любом конечном положении за счет усиления направляюпщх колонн в направлении главной нагрузки и смещения в двух различных плоскостях пространства . Для зтого устройство для манипулирования деталями имеет направляющую 5, образованную направляющими колоннами . На ней с возможностью перемещения установлена промежуточная шариковая опора 4, связгшная с устройством позиционирования 8. Направляющие колонны 6 и 7 имеют соответственно дополнительные опорные элементы J 6 и 18, расположенные параллельно им. Дополнительные опорные элементы располагаются в плоскостях 17 и 19, рас- ,положенных параллельно направляющим колоннам. 6 и 7 и под углом друг к другу, и подпирают направляющие колонны 6 и 7. 8 з.п. ф-лы. 8 ил. i О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 В 25 J 3/00, 19/00

ЗСЕГОВ 1 (У ! ! 13, ц !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕ ГЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4027424/25-08 (22) 06.05.86 (31) А 1397/85 (32) 09.05.85 (33) AT (46) 15.03.88. Бюл. М 10 (75) Вальтер Штихт (АТ) (53) 62-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NI 781049, кл. В 25 J 3/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИАНИПУЛИРОВАНИЯ

ДЕТАЛЯИИ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для манипулирования и соответственно позиционирования деталей или инстру ментов. Целью изобретения является повышение точности позиционирования промежуточной шариковой опоры в лю„„SU„„1382397 АЗ бом конечном положении за счет усиления направляющих колонн в направлении главной нагрузки и смещения в двух различных плоскостях пространства. Для этого устройство для манипулирования деталями имеет направляющую 5, образованную налравляющими ко лоннами. На ней с возможностью перемещения установлена промежуточная шариковая опора 4, связанная с устройством позиционирования 8. Направляющие колонны 6 и 7 имеют соответственно дополнительные опорные элементы 16 и 18, расположенные параллельно им.

Дополнительные опорные элементы располагаются в плоскостях 17 и 19, расо, положенных параллельно направляющим колоннам 6 и 7 и под углом друг к другу, и подпирают направляющие ко™ лонны 6 и 7. .8 з.п. ф-лы. 8 нл.

1382397

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для манипулирования и, соответственно, позиционирования деталей или

5 инструментов.

Целью изобретения является обеспечение точного позиционирования промежуточной шариковой опоры в любом конечном положении sa счет усиления íà- 10 правляющих колонн в направлении главной нагрузки и смещения в двух различных плоскостях пространства, На фиг,1 изображено устройство для манипулирования или позициониро- 15 вания деталями, общий вид; на фиг.2вид А на фиг.l с частичным разрезом

Б-Б на фиг.1; на фиг.3 — направляющая колонна с закрепленным на ней дополнительным опорным элементом, вид 20 сбоку," на фиг,4 — вариант исполнения устройства для манипулирования деталями, вид А на фиг.l; на фиг.5 - вариант исполнения устройства для манипулирования деталями, вид сбоку; на фиг.б — ниц В на фиг,51 на фиг.7 вариант исполнения устройства для манипулирования деталями, частичный разрез Г-Г на фиг,5; на фиг.8 - часть устройства,вид сбоку, разред Д-Д на фиг.7.

В устройстве 1 для манипулирования деталями2 или ихпозицианирования захватное устройство 3 закрепляется на промежуточной шариковой опоре 4, 35 которая установлена с возможностью перемещения вдоль направляющей 5, образованной направляющими колоннами 6 и 7, нри помощи устройства 8 позиционп ров ания, например цилиндрапорш- 40 неваго устройства силового цилиндра 9, Направляющие колонны 6 и 7 сваимн концевыми участками установлены в опорные плиты 10 и 11, образующими вместе с опорной плитой 12 45 несущий корпус (основание) 13. Обе направляющие колонны 6 и 7 как в горизантальном, так и в вертикальном направлениях смещены одна относительна другой, и, следовательно, распола"50 гаются в плоскости 14, проходящей наклонна к г Оризонтали °

Нижняя направляющая колонны 6 имеет дополнительный опорный элемент 15, образананный опорной планкой 16 пря- 55 маугальпага сечения, центральной относите. ьпо вертикальной плоскости 17 и прахr чщей через центр направляющей к<.н пны 6, для подпирания и усиления при нагрузках в направлении вертикальной плоскости 17.

Верхней направляющей колонне 7 также принадлежит дополнительный опорный элемент 18, образованный опорной планкой 16 прямоугольного сечения, который располагается по середине горизонтальной плоскости !9, проходящей через центр направляющей колонны 7.

Высота сечения 20 параллельна соответственно гаризонтаггьной или вертикальной плоскостям 19 и 17 соответственно и больше ширины 21 сечения опорных планок 16. Ширина 21 сечения опорных планок 16 меньше диаметр» ра 22 направляющих колонн 6 и 7..

Благодаря этому направляюшие колонны 6 и 7 усиливаются в горизонталь" ной и вертикальной плоскостях 19и 17, а направляющая 5 становится жестче в обоих этих направлениях. Это обеспечивает строго параллельный ход промежуточной шариковой опоры 4, так как прогиб направляющих колонн даже при приложении больших усилий в. зоне захватного устройства 3 в направлении обеих плоскостей 17 и 19 уменьшается.

Для достижения повышения жесткости в направлении горизонтальной и вертикальной плоскостей 19 и 17, отвечающего характеру изгиба направляющих колонн 6 и 7, можно (как показано в схематическом изображении направляющих колонн 6 на фиг,l) выбирать высоту сечения 20 и момент сопротив-. ления направляющей колонны 6,7 в соответствии ожидаемому ходу линии изгиба. Благодаря этому можно подгонять фактический момент сдпротивления в различных участках длины направляющих колонн 6 или 7 к возникающим в

° этих зонах нагрузкам, в частности к нагрузкам от изгибающего момента.

На фиг.3 при помощи сечения направляющей колонны 23 показано, что соединение опорной планки 16 с направляющей колонной 23 может осуществляться следующим образом ° Направляющая колонна 23 имеет сечение в виде участка круга и на плоской стороне 24 направляющей колонны 23 опорная планка 16 винтами 25 соединена с направляющей колонной 23, Но можно также (фиг.1 и 2) направ ляющие колонны 6 и 7 выполнять с пазам прохадяпгим в их продольном правлении, имеющем ширину, примерно

)382397 соответствующую ширине 21 сечения опорных планок 16, так что они могут вставляться в направляющие колонны 6 и 7 °

На фиг,4 показан вариант исполнения устройства 1, в котором направляющие колонны 26 и 27, образующие направляющую, также расположены в косых вертикальных плоскостях 14., На этмх направляющих колоннах 26 и 27 с возможностью перемещения установлена промежуточная шариковая опора 4.

Для ужесточения направляющих коJIoHH B горизонтальной IIJIocKocTH 19 вертикальной плоскости 17 дополнительные опорные элементы 28, образованные опорными планками 29, располагаются здесь в зеркально отображенных по расположению сегментах кругло- 0

ro сечения направляющих колонн 26 и 27. Опорные планки 29 имеют квадратное сечение со стороны длиной 30. Ta" ким образом, направляющие колонны 26 и 27 усиливаются в обоих пространственных направлениях, фиксированных плоскостями 17 и 19. Дополнительно зеркальным расположением можно обеспечить восприятие возникающих в противоположных направлениях нагрузок в 0 горизонтальной и, соответственно, в вертикальной плоскостях 19 и 17.

Боковые длины 30 опорных планок 29 выбраны так, что диагональ сечения опорной планки 29 короче диаметра на- 35 правляющей колонны 26 или 27, T,å. в любом. случае обеспечивается стротое безлюфтовое направление промежуточной опоры 4,при установке этих опор40 ньм планок 29.

На фиг.5 и 6 представлено устройство l для манипулирования деталями или инструментом для позиционирования их. Оно охватывает несущий кор45 пус 31, включающий в себя одну оНорную плиту 32, две несущих плиты 33 и вторую опорную плиту 34. В этом несущем корпусе в вертикальной плоскости 14, проходящей наклонно к вертикальной плоскости, располагаются две направляющие колонны 35 и 36, Чтобы по всей длине направляющих колонн 35 и 36 обеспечить строго параллельное и умеренное по высоте направление промежуточной 1»»ариковой опоры 4, на которой может монтироваться эахвачное устройство, инструмент и т.п., каждая иэ двух направляющих колонн 35 и 36 через дополнительный» опорный элемент 37 непосредственно опирается на одну иэ двух опорных плит 32 и 34, При этом дополнительные опорные элементы 37 образуются опорными планками 38, причем эти опорные планки 38 одновременно служат для пропускания крепежных элементов 39, которыми эти направляющие колонны 35 и 36 крепятся к опорным плитам 32 °

Направляющие колонны 35 и 36 (фиг.5) проходят между обращенными друг к другу боковыми сторонами несущих плит 33 и непосредственно в них не крепятся, Таким образом, можнс изменения длин, возникающие из-эа температурных колебаний во время работы, например, эа счет выделения тепла трения и т.п., отводит равномерно по всей длине направляющих колонн 35, 36 или принадлежащих к ним опорных планок 38 на опорных плитах 32, 34, Несущие плиты 33 служат для того, чтобы удерживать конечные упоры 40 или амортизаторы 41. Весь несущий корпус основание 31 с направляющими колоннами 35 и 36 располагается, например, на другом несущем корпусе 42 такого же или аналогичного устройства,1, причем каждое из этих устройств может образовать линейную ось манипуляционного устройства. Благодаря этому можно создавать высоко нагруженные направляющие колонны 35 сравнительно малого сечения, вследствие чего можно экономить мес» то для направляющих колонн 35 и 36 в промежуточной шариковой опоре 4, Поэтому такую промежуточную. шариковую опору можно выполнять с меньшими размерами сечения, благодаря чему даже в устройстве, которому отведено весьма сжатое пространство, хватает места для размещения устройства позиционирования 8 для такой промежуточной шариковой опоры 4 и измерительной системы 43, схематически показанной на фиг.6, в пределах несущего корпуса..

Эта измерительная система 43 может быть образована, например, натянутой шкалой., оснащенной кодом, которая может считываться при движении промежуточной шариковой опоры 4 по направляющим колоннам 35, 36, для того чтобы удерживать ее между конечными положениями, определенными концевыми упорами 40, например, в промежуточных

1382397 положениях, и с помощью тормоза по мере надобности при фиксировании, Вместо двух направляющих колонн можно усиливать в требуемом направлении действия главной нагрузки лишь одну, если этого достаточно для определенного случая. Кроме того, в рамках изобретения можно видоизменять форму опорных элементов или опорных планок, если при этом две параллельные направляющие колонны приобретают соответствующее усиление или ужесточение в двух различных пространственных направлениях.

Можно, направляющие колонны 6 и 7 (фиг ° 1) установить в одной из двух йесущих плит 10 или 11 неподвижно, что, например, показано в зоне несущей плиты 10 с помощью фиксирующего штифта 44, а в противоположной несущей плите 11 свободно перемещаемыми в продольном направлении. Благодаря этому можно при более длинных направляющих колоннах и колеблющихся окружающих температурах осуществлять компенсацию длины направляющих колонн 6 и 7, не допуская перенапряжения несущего корпуса (основания) 13 или изгиба направляющих колонн 6 и 7.

Благодаря устройству (фиг.6) принадлежащих направляющим колоннам 35 упорных планок было достигнуто то, что даже при эксцентричной нагрузке (стрелка 45) например, захватным устройством 3 вопреки направлению каретки направляющей втулки эксцентричное усилие (стрелка 46 ) может безупречно передаваться на направляющие KQJIOHны 35.

На фиг.7 и 8 показан другой вариант устройства для манипуливания и позиционирования деталей.При этом направляющая 5 образована двумя направляющими колоннами 47 и 48, которые расположены в плоскости 14, косой относительно горизонтальной плоскости 19 и вертикальной плоскости 17.

По двум направляющим колоннам 47 и 48 перемещается промежуточная шариковая опора (каретка) 4, которая через сферические центрирующие устройст" ва 49 и 50 опирается на направляющие колонны 47 и 48.

Сферические центрирующие устройства 49 и 50 имеют примерно С-образное

55 сечение, причем два конца 51 и 52 гильзы 53, хранящей шарики 54, в окружном направлении разведены по крайней мере на угол раствора 55. В этой не охваченной гильзой 53 части по" верхности направляющих колонн 47 и 48 расположены опорные элементы 56и 57, Они соединяются друг с другом.склеиванием или с использованием эффекта зажима, или механическими крепежными средствами типа винтов. Если на промежуточной шариковой опоре (каретка) 4 захватное устройство 3 располагается на стороне, обращенной от обращенных одна,к другой сторон обеих направляющих колонн 47, 48, т.е.. эксцентрично к направляющей 5, то захватным устройством и захваченной им деталью, т.е. массой 58, создается момент вращения, пытающийся повернуть промежуточную шариковую опору (каретку) 4 вокруг средней точки направляющих колонн 48. Иэ-за этого возникает показанный стрелкой 59 момент вращения, действующий на направляющую колонну 47. Напротив, направляющая колонна 48 нагружается в о новном в направлении силы тяжести, направленной в данном примере параллельно вертикальному направлению к массе 58, показанном стрелкой 60. В соответствии с этим опорный элемент 57 принадлежит стор«не направляющей колонны 48, противоположной действию силы тяжести (стрелка 60), чтобы воспринимать вызванные массой 58 нагрузки в этом направлении и предотвращать недопустимый прогиб направляющей колонны.

Опорный элемент 56, принадлежащий направляющей колонне 47, соответственно расположен также со стороны направляющей колонны 47, противоположной обозначенному стрелкой моменту вращения. Он предотвращает недо-. пустимый прогиб направляющей колонны при действии сдвигающих сил, возникающих из-sa момента вращения. Одновременно при таком устройстве опорных элементов шариковая направляющая с открытой областью гильзы 53 расположена со стороны, противоположной действующему усилию. Благодаря этому натягивание гильзы 53 как у направляющей колонны 47, так и у направляющей колонны 48 надежно предотвращает ся, если даже они погружены большими усилиями.

Для осуществления изобретения (фиг.7) все равно, проходит ли наклонная плоскость 14 через среднюю

1382397 точку 61 направляющих колонн 47,48 или эта плоскость 14 проходит по касательной к направляющим колоннам 4748, как схематически показано в области направляющей колонны 48, На фиг.8 показана часть устройства, а именно шарики 54, которые подпирают гильзу 53 и, следовательно, корпус промежуточной шариковой опоры (каретки) 4 на направляющей колонне 48.

Следует отметить, что даже незави симо от компоновки опорных элементов в относительном расположении гильз шариковых направляющих при эксцентрично относительно направляющей 5 размещенных грузах может быть усмотрено самостоятельное соответствующее изоб ретению решение, К тому же при нагруз 20 ках, действующих исключительно в горизонтальной 19 или вертикальной 17 плоскости, дополнительные опорные элементы обеих направляющих колонн тоже могут располагаться исключительно в горизонтальной или, соответственно, в вертикальной плоскости или в плоскости, параллельной им. Кроме того, исполнение опорного элемента в виде опорной планки, уступчатой в продольном направлении направляющей, а также специальный вид крепления направляющих колонн на опорных планках или комбинация компоновки и/или крепления опорных планок с направляющими колоннами в несущих плитах 10,11 могут рассматриваться как соответст" вующее изобретению решение, особенно тогда,, когда лишь дополнительные опорнь е элементы фиксируются в нес 1 40 щих плитах 10, 11, а направляющие колонны с продольной подвижностью установлены на опорных элементах.

Еще одно преимущество расположения опорных элементов при высокона45 груженных направляющих 5 заключается прежде всего в том, что создана увеличенная поверхность сечения для теплоотвода, вследствие чего могут надежно исключаться изменения длин или сечения из-эа разности температур °

Форм ул а и э о бр е т ения

1, Устройство для манипулирования деталями или инструментами, содержащее основание, образованное опорными плитами и направляющими колоннами, промежуточную шариковую опору, установленную с возможностью перемещения на направляющих колоннах и связанную с устройством позиционирования этой опоры, выполненном в виде силового цилиндра, и исполнительный орган в виде захватного устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования промежуточной шариковой опоры в любом конечном положении за счет усиления направляющих колонн в направлении главной нагрузки и смещения направлений нагрузочного усилия в двух различных плоскостях пространства, оно снабжено дополнительными опорными элементами, расположенными в плоскостях, параллельных направляющим колоннам, и связанным с этими направляющими колоннами.

2, Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что плоскости дополнительных опорных элементов, параллельные направляющим колоннам, расположены под углом одна к другой, 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные опорные элементы выполнены в виде опорных планок прямоугольного сечения, ширина сечения которых меньше диаметра направляющих колонн и меньше высоты сечения этой планки, причем наибольшие оси симметрии сечения опорных планок соответствующих направляющих колонн расположены под углом 90 одна к другой и проходят через центральную ось каждой направляющей колонны.

4. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные опорные элементы расположены в вертикальной плоскости, касательной к направляющим колоннам, и хотя бы по одному координатному направлению жестко связаны с направляющими колоннами, образуя с ними единый узел .

5. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные опорные элементы размещены в зеркально расположенных квадрантах. плоскостей сечения направляющей колонны, 6. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, чт дополнительные опорные элементы расположены между направляющими колоннамп и опорны1п

1382397

Вйй4

B аигЗ

Фиг 2

ВидА

2В д

Фиг.4 ми плитами во взаимно перпендикулярных плоскостях и при этом соединены с опорными плитами посредством разъем" ных крепежных соединений.

7. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что направляющие колонны установлены в одной опор" ной плите неподвижно, а в другой опорной плите — с возможностью перемещения относительно нее.

8. Устройство по пп.. 1-7, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что направляющие промежуточные опоры имеют сечение С-образной формы с проемом, образованным плоскостями, проходящими через центр сечения под углом 30 одна к другой.

9. Устройство по пп, 1-8, о т л ич а ю щ е е с я тем, что захватное устройство расположено, по крайней мере, на одной из двух сторон промежуточной опоры, при этом дополнительный опорный элемент направляющей колонны, наиболее близкой к захватному устройству, расположен со стороны, противоположной действию момента от силы тяжести, а у направляющей колонны, наиболее удаленной от захватного устройства - со стороны„ противоположной действию момента вращения,дей ствукицего относительно первой из направляющих колонн.

1382397

Фиг5

SudS б4 37 34

1382397

Г.Г

О 476У

Я-и иг.

Составитель И. Бакулина

Техред А. Кравчук Корректор N. Illaposm

Редактор А. Долинич

Заказ 1197/57

Тирах 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ухгород, ул.Проектная,4