Устройство для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины - RU206309U1

Чертежи

Описание

Полезная модель относится к машиностроению и мехатронным системам и может быть использована для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины, с целью организации энергоподвода к сменному инструменту указанного робота.

Известно устройство для подвода энергии к подвижному потребителю, содержащее два барабана, охваченные гибкими тросами, а также подводящие магистрали, причем барабаны выполнены с возможностью перемещения, а концы гибких тросов и магистралей закреплены на кронштейнах (см. а.с. СССР № 951525, МПК H02G 11/00, дата публикации 15.08.1982 г.).

Недостатком известного решения являются сравнительно небольшая компенсация длины, при этом натяжение указанной коммуникации не производится, а направление ее вытягивания привязано к плоскости компенсатора.

В качестве ближайшего аналога принята трехмерная энергетическая цепь для защиты кабеля Triflex R, которая представляет собой устройство для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины, содержащее шкив, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и коммуникацию, один конец которой жестко закреплен (см. https://www.interempresas.net/Robotica/Articulos/57173-Cables-seguros-para-robots-complejos.html, https://img.interempresas.net/fotos/490631.jpeg).

В качестве недостатков прототипа можно указать следующие факторы:

снижение гибкости механической системы из-за увеличения габаритных размеров звеньев робота или при использовании большого количества коммуникаций;

возможные сбои в работе сменного инструмента, чувствительного к полному или частому выключению, вследствие расположения коммуникаций на промышленном роботе, в качестве примера можно привести измерительные инструменты, требующие настройки и калибровки; инструменты, которые должны находиться в «подогретом» состоянии (требуют времени для выхода на режим); инструменты с тонкой настройкой соединений (например, волоконные лазеры).

взаимное влияние коммуникаций множества инструментов, проведенных по роботу (механическое трение, тепловое влияние, электромагнитные наводки);

статические и динамические силовые нагрузки, воздействующие на промышленный робот и обусловленные добавленной массой коммуникаций.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является разработка устройства для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины, которое отличается универсальностью и удобством эксплуатации.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности устройства за счет следующих факторов:

удобный расчет положения коммуникаций в каждый момент времени в автоматическом режиме для предотвращения их запутывания и столкновений;

минимальная длина коммуникаций при ограниченном наборе их положений в пространстве;

возможность использования коммуникаций, не допускающих малого радиуса сгиба;

промышленный робот разгружен от веса коммуникаций;

сохранение значительной части изначальной гибкости многозвенного механизма;

уменьшение взаимного влияния коммуникаций.

Поставленная задача решается тем, что устройство для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины, содержащее шкив, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения и охватываемый по периметру коммуникацией, один конец которой жестко закреплен, отличается тем, что шкив закреплен на отдельно стоящем основании и перемещается с помощью пневмоцилиндра, причем свободный конец коммуникации пропущен через шарнирный узел с направляющей втулкой и подсоединен к промышленному роботу.

Кроме того, шарнирный узел с направляющей втулкой расположен выше рабочей зоны промышленного робота.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы полезной модели решают следующие функциональные задачи.

Признак «шкив закреплен на отдельно стоящем основании» приводит к следующему:

длина возможной компенсации не зависит от размеров элементов промышленного робота;

с помощью основания коммуникации можно разместить в любом положении относительно промышленного робота.

Признак «шкив перемещается с помощью пневмоцилиндра» позволяет контролировать усилие натяжения коммуникации.

Признак «свободный конец коммуникации пропущен через шарнирный узел с направляющей втулкой» позволяет смягчить требования к величине минимального радиуса сгиба коммуникации, уменьшить трение коммуникации за счет сглаживания траектории, зафиксировать ориентацию коммуникации относительно основания и при этом задать направление для ее свободного конца, в результате чего формируется ограниченный набор положений коммуникаций в пространстве.

Признак «свободный конец коммуникации… подсоединен к промышленному роботу» обеспечивает сообщение с роботом.

Признак зависимого пункта формулы позволяет частично разгрузить промышленный робот от веса коммуникаций

На фиг. 1 показано устройство для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины:

а - вид спереди;

б - вид сбоку, робот не показан.

На фиг. 2 показан шарнирный узел с направляющей втулкой.

На фиг. 3 показана эксплуатация макета.

На чертежах показаны шкив 1, коммуникация 2, точка 3 неподвижного закрепления коммуникации 2, основание 4, пневмоцилиндр 5, шарнирный узел 6 с направляющей втулкой 7, промышленный робот 8, корпус 9 и качающаяся рамка 10 шарнирного узла 6, суппорт 11 с направляющими 12.

Отдельно стоящее снование 4 расположено таким образом, чтобы закрепленные на нем шарнирный узел 6 с направляющей втулкой 7 находились выше рабочей зоны промышленного робота 8 при наименьшей необходимой максимальной длине компенсации.

Шкив 1 закреплен на суппорте 11, перемещающемся по линейным направляющим 12 основания 4 с помощью пневмоцилиндра 5 с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

Усилие на пневмоцилиндре 5 поддерживается постоянным за счет управления давлением (в простейшем случае может применяться замкнутая система пневмоцилиндр-ресивер, где объем ресивера больше объема рабочей полости пневмоцилиндра).

При этом возможна регулировка силы компенсации за счет регулировки давления.

Коммуникация 2 жестко закреплена одним концом в точке 3 на основании 4, охватывает по периметру шкив 1, и ее свободный конец пропущен через шарнирный узел 6 с направляющей втулкой 7 и подсоединен к промышленному роботу 8, в частности на конечном звене (или на сменном инструменте).

Направляющая втулка 7 зафиксирована с возможностью вращения в плоскости своей продольной оси в сквозном отверстии качающейся рамки 10, которая в свою очередь закреплена с возможностью вращения на корпусе 9 шарнирного узла 6.

Поворот направляющей втулки 7 аналогичен работе шарового шарнира за исключением более контролируемого трения (присутствует преимущественно трение качения вместо трения скольжения), а также более выгодного соотношения диаметра коммуникации 2 и внешнего диаметра шарнира, большего телесного угла поворота.

Кроме того, в направляющей втулке 7 организуют избыточное давление воздуха, которое обеспечивает пневмостатическую опору («всплывание») коммуникации 2 и уменьшение ее трения о втулку 7 (уменьшение износа), а также сдувание с коммуникации 2, втягивающейся в направляющую втулку 7, пыли, которая может попасть в устройство из рабочей зоны промышленного робота 8.

Также в стенки направляющей втулки 7 могут быть помещены тела качения, дополнительно обеспечивающие снижение трения коммуникации 2 во втулке 7.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В исходном положении шкив 1 находится в самой удаленной от направляющей втулки 7 точке, а пневмоцилиндр 5 компенсирует вес суппорта 11, шкива 1, и коммуникации 2 при ее минимальной свободной длине (от направляющей втулки 7 до точки подсоединения к промышленному роботу 8).

При движении промышленный робот 8 «тянет» коммуникацию 2 за собой. Под приложенным усилием суппорт 11 преодолевает сопротивление пневмоцилиндра 5, в результате чего шкив 1 перемещается, вращаясь относительной своей оси, соответственно свободная длина коммуникации 2 увеличивается на двойную длину перемещения суппорта 11 (принцип работы блока).

При ослаблении нагрузки от промышленного робота 8 пневмоцилиндр 5, с которого снята часть нагрузки от робота 8, тратит высвобожденную составляющую силы на приближение к самой удаленной от направляющей втулки 7 точке, уменьшая длину свободного (провисающего) участка коммуникации 2 на величину компенсации.

Далее процесс повторяется.

Таким образом, промышленный робот разгружен от веса коммуникаций, которые всегда остаются в натянутом положении, предотвращая их запутывание и столкновения.

Ориентировать основание можно не только вертикально, но и под различными углами относительно вектора силы, прилагаемой промышленным роботом.

Реферат

Полезная модель относится к машиностроению и мехатронным системам и может быть использована для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины, с целью организации энергоподвода к сменному инструменту указанного робота.Поставленная задача решается тем, что устройство для закрепления коммуникаций промышленного робота с автоматической компенсацией их длины содержит шкив, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и коммуникацию, один конец которой жестко закреплен, отличается тем, что шкив закреплен на отдельно стоящем основании и перемещается с помощью пневмоцилиндра, причем свободный конец коммуникации пропущен через шарнирный узел с направляющей втулкой и подсоединен к промышленному роботу.Кроме того, шарнирный узел с направляющей втулкой расположен выше рабочей зоны промышленного робота.Технический результат выражается в повышении эффективности устройства за счет следующих факторов:удобный расчет положения коммуникаций в каждый момент времени в автоматическом режиме для предотвращения их запутывания и столкновений;минимальная длина коммуникаций при ограниченном наборе их положений в пространстве;возможность использования коммуникаций, не допускающих малого радиуса сгиба;промышленный робот разгружен от веса коммуникаций;сохранение значительной части изначальной гибкости многозвенного механизма;уменьшение взаимного влияния коммуникаций. 3 ил.

Формула