Устройство для управления манипулятором

Устройство для управления манипулятором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании манипуляторов с программным управлением, В изобретении введение блока управления и элементов И и ИЛИ повьшает быстродействие устройства за счет обеспечения перемещения манипулятора от электродвигателя . 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (s)) 4 G 05 В 19 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3875630/24-24 (22) 01. 04. 85. (46) 07. 10..86. Вюл. 1(37 (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение Электросила им. С.M. Кирова (72) P.M. Грузинцев, В.Д. Левин, Э.Г. Данилов, А.Л. Шмитман, А.А. Добычин и Ю.В. Алексеев (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)(938261, кл. С 05 В 19/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

1(- 970323, кл. G 05 В 19/43, !980. (54) УСTPOHCTBO ДЛЯ уЛРАВЛЕВИ (МАНИПУЛЯТОРОМ (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании манипуляторов с программным управлением, В изобретении введение блока управления и элементов И и ИЛИ повышает быстродействие устройства за счет обеспечения перемещения манипулятора от электродви— гателя. 4 ил.

1? 62450

Ролик 38 находится в пазу кулисы

39, жестко связанной с кареткой 40, установленной на роликах 41 в плече

31. Каретка 40 несет кулачок 42, имеющий два прямолинейных симметричных профиля. На плече 31 шарнирно установлен рычаг 43, несущий на одном конце схват 44 а на другом— кулачок 45 с профилем, зеркальным

Изобретение относится к робототехнике и может Gbn ь использовано при создании манипуляторов с программным управлением.

Целью изобретения является повы- 5 шение быстродействия устройства за счет обеспечения перемещения манипулятора по всем степеням подвижности от электродвигателя.

На фиг. 1 представлена функциональ-1О ная схема устройства, на фиг. 2 функциональная схема блока управления приводом, на фиг. 3 — кинематическая схема манипулятора, на фиг.4— схема цепного ползунного механизма манипулятора, Устройство содержит блок 1 управления, привод 2, пульт 3 управления, логический блок 4, блок 5 датчиков позиционирования, блок 6 силовых ключей, блок 7 информационных датчиков, блок 8 задания программы, датчики 9 позиционирования, первые элементы

И 10, коммутационные гнезда 11, первый элемент ИЛИ 12, вторые .элементы

И 13, переключатель 14, вторые элементы ИЛИ 15, кнопки 16, силовые ключи 17, информационные датиики 18.

Блок управления приводом содержит первый элемент HE 19, третий элемент ЗО

И 20, третий элемент ИЛИ 21, первый коммутатор 22, второй элемент НЕ 23„ четвертый элемент И 24, элемент 25 задержки, третий элемент HE 26, второй коммутатор 27 ° 35

Манипулятор содержит основание 28, на котором установлено в направляющих 29 и 30 плечо 31. На основании

28 закреплен редуктор 32, на выходном валу которого закреплена звез- щ дочка 33, На основании 28 установлена в подшипниках звездочка 34, причем звездочки 33 и 34.связаны цепью 35. Одно звено цепи 35 выполнено фасонным, например, в виде план- ки 36 с направляющей, на которой закреплена штанга 37 с роликом 38 с возможностью настройки. по отношению к кулачку 42. Рычаг 43 подпружинен пружиной 46.

На стойках 47 и 48 установлены регулировочные винты 49 и 50, взаимодействующие с упорами 51 и 52, закрепленными на подвижном плече 31.

Между кулачками 42 и 45 свободно установлен ролик 53.

На основании 28 закреплен электродвигатель 54, связанный ременной передачей 55 с редуктором 32.

На фиг. 4 указан элемент 56, взаимодействующий с последовательно расположенными и закрепленными на основании 28 манипулятора датчиками 9, Устройство работает следующим образом.

В наладочном режиме работы осуществляется ручное управление от кнопок 16 пульта 3 управления через элементы ИЛИ 15 блока 4 силовыми ключами 17 блока 6 силовых ключей. СилоBble ключи 17 осуществляют включение либо отключение технологического либо вспомогательного оборудования, а также схвата 44 манипулятора. Кроме того, в наладочном режиме осуществляется ручное управление от одной иэ кнопок 16 пульта 3 управления через блок 1 управления приводом электродвигателем 54 силового привода 2.

При пуске электродвигателя 54 от него через ременную передачу 55 и редуктор 32 приводятся во вращение звездочка 33 и цепь 35, Фасонное звено 36 через планку 38 перемещает ролик 38 и кулису 39 вдоль цепи, при этом через каретку 10, кулачок

42, ролик 53, кулачок 45, сжатые пружиной 46, происходит возвратно- е поступательное перемещение плеча 31 и рычага 43 со схватом 44. При подходе упора 51 в одном конце и упора

52 в другом к регулировочным винтам

49 и 50 движение плеча 31 прекращается, а каретка 40, продолжая движе,ние, смещает профиль кулачка 42 относительно профиля кулачка 45 и про исходит кивок схвата 44.. Таким образом, схват 44 перемещается вниз, что может обеспечить взятие загото" вок в начале хода и установку их, например, в трафарет штампа в конце хода.

Иэ приведенной (фиг.4) схемы цепного ползунного механизма (механизм кивка на схеме не показан), где штрих1262450 пунктирной линией показана траектория перемещения ролика 38, связанного с цепью 35, видна последовательность "взаимодействия элемента 56, расположенного на одном из звеньев 5 цепи 35 с датчиками 9 позиционирования, последовательно расположенными и закрепленными на основании манипулятора.

Указанный манипулятор имеет две степени подвижности (выдвижение— втягивание и кивок), осуществляемое от одного электродвигателя 54, непрерывно вращающегося в одном направлении (без реверса), эа счет рационального построения кинематической схемы.

В автоматическом режиме работы переключателем 14 пульта 3 управления переключается сигнал логической р единицы с кнопок 16, тем самым снимая разрешение работы привода 2 манипулятора и силовых ключей 17 от кнопок 16, на вход автоматического режима блока 1 управления приводом 2, тем самым включая электродвигатель

54 силового привода 2 и на вход элементов И 13 блока 4, тем самым разрешая прохождение информации, набранной на блоке 8, через элементы ИЛИ 15 на ЗР силовые ключи 17 блока 6 силовых ключей. Кроме того, в автоматическом режиме работы в точках взаимодействия элемента 56 с датчиками 9 осуществляется контроль состояния информацион- д5 ных датчиков 18 блока 7 информационных датчиков через соответствующие элементы И 10 блока 4 согласно коммутации выходов указанных датчиков 18 на блоке 8 на входы соответствующих 4р элементов И 10. При рассогласовании состояния хотя бы одного из информационных датчиков 18 в.момент срабатывания соответствующего датчика 9 бло" ка 5 с состоянием его, необходимым по ходу технологического процесса, на выходе соответствующего элемента

И 10 появляется сигнал логической единицы, который через элемент ИЛИ

12 того же блока 4 поступает на вход о торможения блока. 1 управления, что приводит к остановке движения манипулятора.

Блок 8 представляет собой наборное поле, построенное на базе серий- но выпускаемых блочных гнездовых частей электроконтактных разъемов врубного типа. Наборное поле блока

8 условно ра)выделено на ряд групп вхо-. дов-выходов по своему функциональному назначению: выходы датчиков 9 позиционирования, входы элементов И 10, входы элементов И 13, выходы информационных датчиков 18.

Предварительный набор программы осуществляется штаккерными перемычками, а после ее отладки программа распаивается .на ответных штыревых частях разъемов, которые соединяются с соответствующими гнездовыми частями.

Необходимо отметить, что включение автоматического режима устройства управления возможно в зоне определенного проходного датчика 9 позиционирования, условно выбранного за первый, который определяет своим местоположением начало технологического процесса, и первоначальный вывод манипулятора с захватом в зону срабатывания осуществляется в наладочном режиме.

Питание манипулятора заготовками осуществляется от автоматического бункерно-ориентирующего устройства, в трафарете выходного лотка которого установлен датчик наличия заготовки, являющийся одним из информационных датчиков 18 блока 7.

Схват 44 манипулятора оснащен двумя информационными датчиками 18, один из которых регистрирует наличие заготовки в захвате, а другой— правильность укладки заготовки в трафарет штампа, Через один из силовых ключей 17 блока 6 осуществляется срабатывание схвата 44, через другой ключ 17 — его отпускание. Через один из силовых ключей 17 осуществляется срабатывание хода ползуна пресса. Один из информационных датчиков 18 блока 7 сигнализирует о положении ползуна пресса в верхней точке.

При переводе устройства управления манипулятором в автоматический режим работы осуществляется пуск двигателя 54 и элемент 56, закРеп— ленный на одном из звеньев цепи 35 и находящийся в момент пуска в зоне первого проходного датчика 9 блока 5, осуществляет при движении цепи 35 последовательное взаимодействие с каж— дым проходным датчиком 9. Причем необходимо отметить что срабатыванию каждого датчика 9 соответствует вполне опре1262450 деленное положение плеча и захвата манипулятора в пространстве.

11редположим, что первый проходной датчик 9 расположен таким образом, что соответствует положению схвата .

44 перед началом его кивка к трафарету лотка бункерно-ориентирующего .устройства. При срабатывании первого проходного датчика 9 необходимо проверить, есть ли заготовка в трафаре- 10 те лотка. Следовательно, при наборе ,программы работы устройства необходимо выход информационного датчика

18 наличия заготовки в лотке соединить на блоке 8 со вторым входом 15 эламента И 10 блока 4, первый вход которого соединен с выходом первого проходного датчика 9. Таким образом, если в момент срабатывания первого проходного датчика 9 на вход указан- 20 ного элемента И 10 придет сигнал об отсутствии детали в лотке,,с выхода данного элемента И 10 через элемент

ИЛИ 12 проходит сигнал на вход торможения блока 1 управления, и двигатель 25

54 переходит в режим динамического торможения. Пуск двигателя 54 возобновится при снятии сигнала торможения, т.е. при снятии с указанного элемента И 10 сигнала об отсутствии ЗО заготовки в лотке, т.е. при наличии заготовки в трафарете выходного лотка бункерно-ориентирующего устройства. При наличии заготовки в трафарете в момент срабатывания первого про- )5 ходного датчика 9 сигнал торможения на вход блока 1 управления не поступает и остановки двигателя 54 не происходит. При дальнейшем движении цепи

35, а следовательно, и схвата 44 эле- ю мент 56 достигает эоны взаимодействия с вторым проходным датчиком 9 ° Срабатывание второго проходного датчика 9 соответствует точке окончания кивка схвата 44 над заготовкой в трафарете лотка В данной точке необходимо осуществить захват заготовки. Следо/ вательно, при наборе программы коммутируется на блоке 8 выход второго проходного датчика 9 на управляющий 1п вход соответствующего элемента И 13, связанного через элемент ИЛИ,15 с входом силового ключа 17 блока 6, осу" ществляющего через соответствующий воздухораспределитель срабатывание 55 схвата 44 и тем самым захват заготовки. Контроль состояния информационных датчиков 18 в данной точке не происходит, а следовательно, на второй вход элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом второго проходного датчика 9, ничего на блоке 8 не коммутируется. В точке срабатывания третьего проходного датчика 9 контролируется наличие заготовки в схвате 44 манипулятора, а следовательно, на вход соответствующего элемента И 10 третьего проходного датчика 9 заводится на блоке 8 сигнал с выхода информационно о датчика

18 об отсутствии детали в схвате 44.

В точке срабатывания четвертого проходного датчика 9 контролируется положение ползуна пресса в верхней точке, В точке срабатывания пятого проходного датчика 9 выдается команда на разжим схвата и манипулятор выкладывает заготовку, в трафарет штампа. В точке срабатывания шестого проходного датчика 9 датчиком 18, расположенным в схвате 44 манипулятора, контролируется правильность укладки заготовки в трафарет. .В случае нормального прохождения шестого проходного датчика 9 в зоне срабатывания седьмого проходного датчика 9 осуществляется включение хода ползуна пресса, а в зоне сра/ батывания восьмого проходного датчика 9 осуществляется контроль того, сдвинулся ли ползун пресса с верхней точки, т.е. основанием для выдачи сигнала на торможение является наличие в данной зоне сигнала с информационного датчика 18 верхнего положения полэуна пресса.

Далее элемент 56 подходит к первому прохбдному датчику 9, т.е. пол ный цикл работы манипулятора завершается и его дальнейшая работа повторяется по описанному выше циклу. Количество силовых ключей 17 блока 6 и количество информационных датчиков 18 может быть различным в зависимости от оснащения робототехнологического комплекса технологическим и сопутствующим оборудованием.

Блок 1 управления работает следующим образом.

При подаче сигнала логической единицы на вход "Наладка" элемента

ИЛИ 21 на выходе последнего появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход коммутатора

22, который подает напряжение Зф

1262450 380,50 Гц на электродвигатель 54 силового привода 2 ° Одновременно сигнал логической единицы с выхода

-элемента ИЛИ 21 поступает на вход элемента НЕ 23, на выходе которого S появляется сигнал логического нуля, который на осуществляет включение остальных элементов, При снятии сигнала логической единицы с входа "Наладка" элемента ИЛИ 21, т.е. появления сигнала логического нуля, на выходе его появляется сигнал логического нуля, который поступая на вход коммутатора 22, отключает напряжение Зф 380,50 Гц с электродвигателя 54 силового привода 2 и, поступив на вход элемента HE 23, на его выходе образует сигнал логической единицы, Сигнал логической единицы с выхода элемента HE 23 поступает на один из входов элемента

И 24 и на вход элемента 25 временной задержки. Последний запускается, но до срабатывания времязадающей цепи на ее выходе поддерживается сигнал логического нуля. Сигнал логического нуля с выхода элемента 25 поступает на вход элемента HE 26, с выхода которого сигнал логической единицы поступает на второй вход элемента 30

И 24.

Таким образом, на обоих входах элемента И 24 присутствуют сигналы логической единицы, а следовательно, д на его выходе появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход коммутатора 27, который подает постоянное напряжение в цепи подключения двух фаз электродвига- 4О теля 54 привода 2, вызывая его динамическое торможение. По срабатыванию элемента 25 на его выходе появляется сигнал логической единицы, а следовательно, На выходе элемента HE 26 по- 4 является сигнал логического нуля.

Появление сигнала логического нуля на одном из,входов элемента И 24 приводит к появлению на его выходе сигнала логического нуля, который отклю->р чает коммутатор 27 и снимает постоянное напряжение с цепей подключения фаз привода 2.

Режим автоматической работы предполагает подачу сигнала логической единицы на один из входов элемента

И 20 при одновременной подаче сигнала логического нуля на вход торможения элемента НЕ 19. На выходе элемента НЕ 19 присутствует сигнал логической единицы, который поступает на второй вход элемента И 20 и приводит к появлению íà его выходе сигнала логической единицы, поступающего на вход элемента ИЛИ 21 и включающего электродвигатель 54 привода 2, аналогично описанному в наладочном режиме. При поступлении сигнала логической единицы на вход торможения элемента HE 19, на его выходе устанавливается сигнал логического нуля, который приводит к появлению на выходе элемента И 20 сигнала логического нуля, поступающего на вход элемента ИЛИ 2 1, что приводит к отключ ению напряжения Зф 380, 50 Гц и подключению динамического торможения к цепям подключения фаз электродвигателя 54 привода 2.

Формула изобретения

Устройство для управления манипулятором, содержащее привод, пульт управления, блок силовых ключей и блок датчиков позиционирования, выходы которого соединены с первыми входами блока задания программы, подключенного первыми выходами к вторым входам первых элементов И, а вторыми входами — к входам блока информационных датчиков, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит первый элемент ИЛИ, последовательно соединенные вторые элементы

И и вторые элементы ИЛИ, а также блок управления, выход которого подключен к входу привода, первый вход— к первому выходу пульта управления, второй вход — к первым входам вторых элементов И и к второму выходу пульта управления, а третий вход— к выходу первого элемента ИЛИ, соединенного входами с выходами первых элементов И, третьи выходы блока задания программы подключены к вторым входам вторых элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих вторых элемеятов ИЛИ, подключенных вторыми входами к третьим выходам пульта управления, а выходами — к входам блока силовых ключей.

1262450

1262450

Составитель Г. Нефедова

Т ехр ед И. Попов ич

Корректор В. Бутяга

Редактор Г. Волкова

Заказ 5424/44 Тираж 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное! иоизводстненно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4