Устройство очувствления

Устройство очувствления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в электротехнических устройствах . Целью изобретения является повышение надежности. Для этого информационные блоки 95,96, 97 закреплены между собой с возможностью восприятия каждым из них усилия, действую

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

А1 дц 4 В 25 J 19/02//В 25 J 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг 11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4090175/24-08 (22) 21.07,86 (46) 07.09.88. Бюл. N 33 (71) Московское научно-производственное объединение "Измеритель" (72) В.А. Годзиковский, Ю.Я.Крашенинников и А.А. Цывин (53) 621-229.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 795940, кл. В 25 J 15/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ОЧУВСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в электротехнических устройствах. Целью изобретения является повьппение надежности. Для этого информационные блоки 95,96, 97 закреплены между собой с возможностью восприятия каждым из них усилия, действую1421535 щего по соответствующей оси. Устройство закреплено между деталями 98 и

99 робота на его руке 92. Каждый информационный блок 95, 96, 97 выполнен цилиндрическим в виде четырех сегментов, расположенных попарно симметрично в двух параллельных плоскостях и соединенных упругими балками, плоскости которых параллельны

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в робототехнических устройствах.

Цель изобретения — повышение надежности. 5

На фиг. 1 показан информационный блок, общий вид, на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — информационный блок для измерения силы P действующей на боковую цилиндрическую поверхность блока, на фиг. 5 — разрез B-В на фиг. 4; на фиг. 6 - вид Г на фиг,4, на фиг. 7 — схема сборки устройства очувствления из двух информационных блоков для измерения комйонент силы

Р„и Р, на фиг. 8 — устройство очувствления для измерения компонент силы Р и Р в сборке, на фиг, 9—

Х схема сборки устройства очувствления для измерения компонент силы Р„ и

Р, на фиг. 10 — устройство очувствления для измерения компонент силы

Р„ и Р„ в сборке, на фиг. 11 — схема сборки устройства очувствления для измерения компонент силы Р„, Р. и P, на фиг. 12 — устройство очувствления для измерения компонент силы P

Р» и Р в сборке, на фиг. 1 3 - устройство очувствления, установленное на руке манипулятора. .Устройство очувствления содержит информационные блоки, состоящие из жестких оснований, выполненных в виде двух пар симметрично расположенных сегментов 1,2 и 3,4 с крепежными поверхностями в виде плоских граней

5-8, соединенными между собой упругими параллельными балками 9-12, размещенными попарно в двух параллельных плоскостях и образующими направплоскостям упругих элементов с тензодатчиками. При взаимодействии инструмента 94, зажатого в схвате 93, с обрабатываемой деталью 100 возникают усилия. Усилия преобразуются информационными блоками 95, 96, 97 в . электрические сигналы, далее используемые в системе управления роботом.

1 з.п. ф-лы, 13 ил. ляющие поступательного перемещения, причем плоские грани 8 параллельны плоскостям упругих балок 9-12. Жесткие основания 1,2 и 3,4 соединены попарно по плоскости 13, и между ними в полуцилиндрических пазах 14 и 15 расположены хвостовики 16 и 17 упругого элемента 18 с тензодатчиками 19 так, что нейтральная плоскость упругого элемента 18 параллельна нейтральным плоскостям упругих балок 9-12 и лежит на одинаковом расстоянии от них.

Внешний контур 20 каждой пары cer" ментов — цилиндрические поверхности, совпадающие между собой так, что внешний контур устройства в сборе образует единую цилиндрическую поверхность ° В жестких основаниях выполнены крепежные отверстия 21-24, лежащие в вершинах квадрата, центр которого совпадает с центром элемента 18 и лежит на оси цилиндрической поверхности 20.

В центральной части балки с тензорезисторами выполнен упругий шарнир с помощью двух симметричных пазов

25 и 26.

Информационный блок, предназначенный для очувствления по силе, направление которой параллельно крепежным плоскостям (фиг. 4-6), состоит из жестких оснований, выполненных в виде двух пар симметрично расположенных сегментов 27-30 с крепежными поверхностями в виде плоских граней

31-34, соединенных между собой упругими параллельными балками 35-38, размещенными попарно в двух параллельных плоскостях и образующими направляющие поступательного перемещения. Причем плоские грани 31-34

14215 перпендикулярны плоскостям упругих балок 35-38, Жесткие основания 27-30 соединены попарно по плоскости 13 и между ними в полуцилиндрических па5 зах 39 и 40 установлены цилидрические

1хвостовики 41 и 42 упругого элемента

43 с тензодатчиками 44 так, что его нейтральная плоскость параллельна плоскостям упругих балок 35-38 и ле- 10 жит на одинаковом расстоянии от них. .Внешний контур каждой пары сегментов— цилиндрические поверхности 45, совпадающие между собой, и внешний контур устройства в сборе образует единую 15 цилиндрическую поверхность.

В центральной части элемента 43 выполнен упругий шарнир с помощью двух симметричных пазов 46 и 47. В жестких основаниях 27-30 выполнены 20 крепежные отверстия 48-51, лежащие в вершинах квадрата, центр которого совпадает с центром элемента 43 и лежит на оси цилиндрической поверхности 45. Устройство очувствления 25

52 для измерения компонент силы Р„ и

Р состоит из информационного блока

53, соединенного через прокладку 54, выполненную в форме сегмента, с блоком 55. Для соединения блоков 53 и 30

55 используются крепежные отверстия

56-59, в которые пропущены стяжные болты 60 и 61.

Устройство очувствления по силам

Р„ и Р содержит крепежные отверстия

62-65, предназначенные для соединения со смежными деталями робота (не показаны).

Силовая цепь, обеспечивающая передачу сил от деталей робота к блокам 40

53 и 55, обозначена пунктирными линиями 66; Силы P„ H P> от смежной с блоком 55 детали робота (не показана) приложены к крепежной плоскости 67 блока 55, затем через прокладку 54 45 проходят .на крепежную плоскость 67 блока 53 и через него замыкаются на смежную с блоком 53 деталь робота (не показана) °

Сборка двух блоков 68 и 69 предназначена для очувствления по силам

Р„ и Р, при этом блоки повернуты один относительно другого на 90 так, ь что плоскости их упругих элементов взаимно перпендикулярны.

Между блоками 68 и 69 введена плоская цилиндрическая прокладка 70 и две прокладки 71, выполненные в форме сегментов. Блок 68.жестко со35

4 единен с плоской цилиндрической прокладкой 70 через крепежные отверстия

72 и 73 стяжными болтами 74, а блок

69 — через крепежные отверстия 75 и

76 (стяжной болт 74 в отверстиях 73 и 75 может быть общим). Оставшиеся свободными крепежные отверстия 77-80 используют для соединения устройства в сборе со смежными деталями робота (не показаны), Возможность сборки блоков после поворота их на 90 обеспечена размещением крепежных отверстий 72, 73 и 75-80 в вершинах квадрата. Силовая цепь обозначена линиями 81. Силы

Р„ и Рз от смежной с блоком 68 детали робота (не показана) приложены к крепежной плоскости 82 блока 68, затем через прокладки 71 и 70 проходят на блок 69 и через него замыкаются на смежную деталь робота (не показана). Блок 83 измеряет компоненту Р„.

Сборка трехкомпонентного устрой, ства очувствления производится следующим образом. Блоки 84 и 85 повернуты на 90 один . относительно другого так, что плоскости их упругих балок взаимно перпендикулярны,,и жестко соединены между собой через плоскую цилиндрическую прокладку 86 и две прокладки 87 и 88, выполненные в виде сег ментов. Блок 85 жестко соединен с блоком 83 через прокладку 89, выполненную в виде сегмента.

Силовая цепь обозначена линиями

90. Силы Р„, Р, и P от смежной с блоком 84 детали робота приложены к крепежной плоскости 91 блока 84 детали робота (не показана), затем через прокладки 87, 86 и 88 проходят на блок 85 и далее через прокладку

89 на блок 83 и через его крепежную плоскость замыкаются на смежную с блоком 83 деталь робота (не показана). Возможна и другая последовательность сборки устройств в силовую цепь.

Пример встройки трехкомпонентного силоизмерительного устройства в ро- бот показан на фиг. 13, На руке 92 робота закреплен схват 93, в котором зажат инструмент 94, блоки 95-97 для очувствления по трем компонентам силы Р„, Р„ и Р жестко соединены между собой деталями робота 98 и 99.

При взаимодействии инструмента 94 с обрабатываемой деталью 100 возникают усилия, которые преобразуются затем с помощью блоков 95-97 в электричес1421535 кие сигналы, далее используемые в системе управления роботом для предохранения от перегрузки, повышения точности обработки, выбора оптимального режима обработки, селекции деталей по весу, сборочных операций и других задач.

Устройство работает следующим обР@Жм. 10

Сила P приложенная к крепежной плоскости 8 (крепежные плоскости 5 и

6 жестко закреплены), вызывает деформацию упругих балок 9-12, а также деформацию элемента с тензодатчиками. 15

При этом тензодатчики 19, соединен ные в моствую или полумоствую схему, преобразуют силу Р, па которой производится очувствление, в электрический сигнал, который используется 20 в системе управления робота или маннпулятора (схемы соединения тензорезисторов и подключения их к системе управления не показаны).

Сила P приложенная к крепежной 25 плоскости 33 или 34 (крепежные плоскости 31 и 32 жестко закреплены, фиг. 4-6), вызывает деформацию упругих балок 35-38, а также деформацию элемента 43 с тензодатчиками. При 30 этом тензодатчики 44, соединенные в мостЬвую или полумостовую схему (не показаны), преобразуют силу Р, по которой производится очувствление, в электрический сигнал, который используется в системе управления робота или манипулятора.

Выполнение жестких оснований в виде одинаковых симметрично расположенных сегментов с крепежными поверх- 40 ностями в виде плоских граней и выполнение в них крепежных отверстий в вершинах квадрата, центр которого находится на оси цилиндрической поверхности, позволяет агрегатировать 45 несколько устройств, а также позволяет обеспечить очувствление по двум или трем компонентам силы. При этом сохраняются неизменными присоединительные размеры устройств для очувствления по одной, двум или трем компонентам силы, что упрощает встройку устройства в робот.

Наличие направляющих поступательного перемещения, состоящих из упругих балок 9-12 соединяющих жесткие

55 основания 1-4, и размещение элемента

18 с тензодатчиками на равном расстоянии от них обеспечивают перемещение жестких оснований устройств только в направлении той компойенты силы, по которой производится очувствление, и защищает элемент с тензодатчиками от перемещения или закручивания моментом в других направлениях, что повышает достоверность преобразования и позволяет без ущерба для качества очувствления агрегатировать блоки в последовательные силовые цепи, т.е. когда на устройство действует не только та компонента силы, по которой производится очув.ствление, но и другие компоненты силы и также моменты.

Это уменьшает погрешность преобразования от взаимовлияния нескольких компонент силы и момента до малого уровня, т.е. повышает избирательность устройства по отношению к силе Р, что расширяет динамический диапазон преобразования по каждой компоненте силы и расширяет область использования устройства в робототехнике, поскольку сигйал каждого устройства пропорционален только той компоненте силы,для очувствления по которой он предназначен. Поэтому соответствующий сигнал можно использовать в схеме управления робота без предварительной обработки для выделения каждой компоненты.

Размещение упругих балок и элемента с тензодатчиками так, что их оси параллельны для каждого из блоков одной плоскости, позволяет уменьшить габаритные размеры устройства.

Размещение крепежных отверстий в жестких основаниях, перпендикулярных упругим балкам, позволяет затягивать стыки устройств между собой и стыки устройств с соседними деталями робота без нагружения элемента с тензодатчиками паразитными деформациями, т.е. позволяет существенно повысить жесткость робота с устройством очув- . ствления, не снижая при этом достоверности очувствления, что расширяет диапазон преобразования без изменения конструкции устройства.

Устройство обеспечивает возможность агрегатирования нескольких блоков между собой в случае, когда необходимо очувствление по двум или трем взаимно перпендикулярным направлениям силы, хотя бы одно из которых параллельно оси цилиндрической поверхности, Этой же цели служит выпол1421535

7 нение элемента с тензодатчиками с жесткими цилиндрическими хвостовиками, который благодаря этому может быть закреплен между сегментами в пазах полукруглого сечения в двух положениях так, что его плоскость параллельна либо перпендикулярна оси цилиндрической поверхности, образующей контур сегментов. Этим также обес-1ð печивается возможность не изменяя габаритных и присоединительных размеров устройства повернуть на 90 ось его чувствительности.

Конструкция устройства позволяет агрегатировать несколько блоков между собой, что существенно расширяет число решаемых задач по очувствлению роботов и манипуляторов, а также обеспечивает встройку блоков в кистевые суставы роботов, непосредственно в кисть, под технологические платформы без увеличения типажа устройств.

Для изменения диапазона преобразования по очувствляемой силе доста- 25 точно не-изменяя параметров элемента с тензодатчиками,увеличивать или уменьшать толщину или длину упругих балок, образующих направляющие поступательного перемещения. При этом 3О также не происходит изменения габаритных размеров и присоединитель- . ных размеров устройства, что расширяет область его использования в робототехнике.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить очувствление роботов и манипуляторов для решения различных производственных задач: сборки, абразивной зачистки и т.п. При этом 4О количество типоразмеров устройства .равно количеству типоразмеров для очувствления по одной компоненте, .Это упрощает производство устройств

I и облегчает решение задач очувствл ения, Формула изобретения

1, Устройство очувствления, содержащее соосно соединенные между собой цилиндрические информационные блоки, выполненные в виде жестких оснований, соединенных между собой упругими элементами с тензодатчиками, при этом плоскости упругих элементов соответственных информационных блоков взаимно перпендикулярны между собой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, жесткие основания каждого информационного блока выполнены в виде четырех сегментов, расположенных попарно-симметрично в двух параллельных плоскостях и соединенных между собой дополнительно введенными упругими балками, параллельными упругим элементам, при этом упругие элементы снабжены хвостовиками, установленными в направляющих, выполненных в жестких основаниях, причем в жестких .основаниях каждого информационного блока выполнены четыре крепежных отверстия, расположенные в вершинах квадрата, центр которого находится на оси информационного блока, при этом информационные блоки закреплены между собой с возможностью восприятия каждым из них усилия, действующего по соответствующей оси.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, между информационными блокаж установлены дополнительно введенные жесткие прокладки, выполненные в виде сегментов.

1421535

142) 535

1421 535 б

Рыг 7

Eb

66

И бб

) 421 535

1421 535 вг

Тираж 908

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. Петраш

I Заказ 4371/14 рии авиа. 11

Составитель С. Грибов

Техред М.Моргентал Корректор И. Шароши