Механическая рука с программным управлением

Механическая рука с программным управлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз COIOTCKHX

Соцналнстнческнк

Республнк

gs)994249 (63) Дополнительное к авт. свид-ву И1М.Кп.

В 25 J 1/02 (22) Заявлено 18.09. 80 (21) 2982702/25-08 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет —.

Государственный комитет

С.С С Р но делам изобретений и открытий

t$3) УДК 62-229.. 72 (088. 8) Опубликовано 0702.83„Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 0702.83

Государственный научно-исследовательский машиноведения им.A.A.Благонравова (71) Заявитель (54) МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА С ПРОГРАММНЫИ

УПРАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для усовершенствования автоматических манипуляторов с программныл управлением, используемых для автоматизации производства в промышленности.

Известна механическая рука с программньм управлением, содержащая основание, шарнирно соединенные звенья 1О приводы звеньев, установленные на основании механизмы стереотипных движений, включающие программно-управляемые муфты, смонтированные на звеньях, кинематические передачи, а также систему управления, включающую логическое устройство (1) .

Недостатком известной конструкции является низкая долговечность и завышенная мощность приводов, обусловленные отсутствием в системе управления устройств, автоматически включающих или выключающих приводы при реализации стереотипов таким образом, чтобы обеспечить минимальные нагрузки в приводах.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности конструкции и уменьшение потребной мощности приводов путем обеспечения минимальных нагрузок в приводах.

Это достигается тем, что в механической руке с программным управле-. нием механизмы стереотипных движений снабжены механическими вычислительными устройствами с датчиками относительных положений элементов этих устройств, причем датчики относительных положений звеньев руки и датчики элементов механического вычислительного устройства через логическое .Устройство системы управления связаны с приводами звеньев и программно-управляемыми муфтами.

На фиг.1 изображена кинематическая схема механической руки с программньвл управлением на фиг.2 — .сечение A-A на фиг.1; на Фиг.3 « сечение Б-Б на Фиг.11 на Фиг.4 - вид

С на фиг.1; на фиг.5 — узел I на фиг.3; на фиг,б — схема логического .устройства на фиг.7 — кинематическая схема механической руки с программным управлением с кинематической развязкой приводов; на фиг.8 - сечение В-В на фиг.7; на фиг.9 - схема логического устройства.

Механическая рука с программным управлением содержит основание 1 и бразована последовательностью шар-, нирно соединенных звеньев 2 и 3.

994249!

Звено 2 посредством шарнира с гори? эонтальной осью крепится на основании 1. Шарнир, соединяющий звенья

2 и 3, .имеет ось, параллельйую оси вращения звена 2, таким образом угол наклона осей шарниров не зависит от конфигурации руки.

Приводы 4 и 5 установлены на основании 1 и посредством кинематических зубчатых и тросовых передач свя.заны со звеньями 2 и 3, при этом о привод 4 рядовой зубчатой передачей

6 и 7 кинематически связан со звеном

2, призод 5 рядовой зубчатой передачей 8 и 9 и тросовой передачей, содержащей ведущий ролик 10, тРос 11 и ведомый ролик 12, укрепленный на звене 2, кинематически связан со звеном 3.

Эти же передачи образуют кинемати«. ческие цепи, связывающие подвижные звенья 2 и 3 с кривошипами 13 и 14 механизма стереотипных движений схвата (точка з) по вертикальным прямым.

Механизм этих стереотипных движений . выполнен в виде двух синусных механизмов, имеющих барабаны 15, ползуны 16 и ролики 17, при этом барабан, 15 установлен на основании с воэможностью вращения троса 18, эакрепленного концами на основании и обвивающего ролики 17 и барабан 15, и трех 30 программно-управляемых муфт 19,20 и

21, причем одна иэ муфт (19) является тормозом барабана 15, а две другие установлены в кинематическнх цепях приводов 4 и 5, 35

Механическая рука с программным управлением снабжена также дополнительно механическим вычислительным устройством, представляющим собой кулачок 22, укрепленный на диске 23, 4() жестко связанном с кривошипам 13 механизма стереотипных движений, диск 24, кинематически связанный с кривошипам 14 механизма стереотипных движений, и датчик 25 относительных положений диска 24 и кулачка 22, выполненный в виде конечного выключателя 26, укрепленного на диске 24.

При этом валы дисков 23 и 24 соосны.

Кроме того, механическая рука снабжена датчиком 27 относительных положений звеньев ? и 3, выполненным в виде конечного выключателя 28, укрепленного на звене 3, и кулачка

29, укрепленного на звене 2, Система управления механической руки снабжена логическим устройством

30, выполненным на элементах конечных выключателей 26 и 28 и связанным с приводами 5 и 6 и программно-уп.Равляемыми муфтами 20 и 21, 60

Отличием механической руки с программным управлением, в которой осуществлена кинематическая развязка приводов, является то, что приводы

4 и 5 связаны с входами 31 и 32 сост-65.ветственно дифференциала 33, а выход дифференциала 33 рядовой зубчатой передачей 8 и 9 и тросовой передачей, содержащей трос 11 и ролики 10 и 12, связан со звеном 3, Приводы 4 и 5 подключаются к кинематической цепи через программно-управляемые муфты

21 и 20 соответственно.

Кривошипы 14 и 13 связанные жестко с выходом дифференциала 33 и приводом 4, являются входами механизма стереотипных движений охвата (точ1ка з ) по вертикальным прямьм, Механическая рука с программным управлением снабжена механическим вычислительным устройством, в состав которого входят дополнительно установленные синусные механизмы с кривошипами 34 и 35, жестко связанными с крив ощипами 14 и 13 соответственно и повернутыми относительно последних на 90, и ползунами 36 и 37, две зубчатые рейки,38 и 39, одна из которых (рейка 38) укреплена на основании неподвижно, а другая (рейка 39) имеет возможность перемещения в направляющих, зубчатое колесо 40, связанное жестко с ползуном! 37 и связывающее кинематически рейки 38 и 39 и датчик положения 25, выполненный в виде конечного выключателя 26 и кулачка, образующего общую деталь с рейкой 39.

Механическая рука с программным управлением работает следующим образом.

Условие принадлежности точки 3 вертикальной прямой (см.фиг.4) имеет вид: (? соз Ч + Р cos И„+.Ч?2) = сопят, 2 где Ч„, V - углы относительных поворотов звена 2 относительно основания 1, звена 3 относительно звена 2;

Р„,62 — длины звеньев 2 и 3 соответственно.

Для схемы, изображенной на фиг.1, это соотношение реализуется кинематически при фиксации (затормаживании) барабана 15, причем при отключенном приводе 5 величина момента привода 4 будет 1 2 1 2)

Sin 8 +<2) а при отключенном приводе 4 величина момента привода 5 будет

1 (1 P„V„ 2) (?45

1 где Р„, Р2 - приведенный вес звеньев

2 и 3 соответственно.

Иэ этих выражений следует, что при равенстве (? =(?y условия предпочтительного отключения того или иного привода будут при Ч с 0

994249

5 если 2 >.-2Ч,то отключен привод 4 если Ч с -2Ч,,то отключен привод"5

При Ч,i 0 если М2 > -2 Ч,;то отключен привод 5 если Ч2<-2«,то.отключен привод 4, ОПределение знака угла У2 осуществляется датчиком 27, койцевой выключатель- 28 которого является элементом логического устройства 30., Определение вида второго неравенства V2> -2ч„ или Ч2 < -2 Р„ (соответ10 ственно Ч2 i, >-Ч„или Ч2+ «„C — Y„) осуществляется в механическом вычислительном устройстве, в котором передаточное отношение от кривошипа.

14 к диску 23 равно 1, с помощью дат-)5 чика 24, концевой выключатель 26 которого также является элементом логического устройства.30. Логическое устройство 30 выполнено в виде двух концевых выключателей 26 и 28„ ко- 20 торые соединены между собой так, †ч« бы реализовать вышеописанный алгоритм работы электромагнитных муфт 20 и

21.

Таким образом, при реализации стереотипного движения логическое устройство отключает привод 4 или 5, находящийся в невыгодных с точки зрения нагрузок условиях, и отсоеднняет его от кинематической цепи с помощью муфты зубчатых передач 6 или 8 соответственно. Связь между кривошипами 13 и 14, осуществляемая при зафиксированной барабане 15 через ползуны 16 и трос 18, такова, что точка з находится на вертикальной прямой при. всех перемещениях включенного привода 4 или 5.

В рассмотренном частном случае системы, когда В„=02 и приводы кйнематически связаны так, что угол Ч„ задается приводом 4., а приводом 5 задается не угол 2, а угол (Ч„+ Ч2), механическое вйчислительное устройство сводится к простой механической передаче с постоянным передаточным 45 отношением.

Для варианта механической р ки, представленной на фиг.7, условие принадлежности схвата (точки з ) вер« тикальной прймой остается прежним, 50 а Формулы величин моментов каждого . из приводов при отключенном втором меняются, и.приводит к следующим условиям предпочтительного отключения одного из приводов: : 55

При Ч2<о если (s>n 4,,+ 2 > n (Ч1 Ч2)) > 0 . то отключен привод 4 если (Sin Ч + 2Ып (У +Ч2))40 то отключен привод 5 .. - 60

При Ч >о если 2(зм ч,+ 2рап (ч + Р2)) pg, :то отключен привод 5 если f Мп 9< е 2 зж.(Ч„> «2 Ц <0,. то отключен. привод 4

Определение знака Ч2 производится с помощью кснцевого выключателя -28, а знака выражения (Яя f„i2s n(«„t «2)3 с помощью концевого выключателя 26 вычислительного устройства, .Действительно, .перемещения ползуна в некотором масштабе райны з4п Ч, а перемещение рейки 39 в том же масштабе 2 ап(Ч„+ Ч 2) .

Работает описанная механическая рука аналогично описанному ранее варианту.

Таким образом, предлагаемые усовершенствования позволяют снизить нагрузки в приводах и элементах кинематических передач при реалиеации стереотипных движений и тем самым повысить надежность и долговечность конструкции; K преимуществам конструкции можно отнести унификацию установленных на основании устройств. кроме того, программное устройство, например управляющая ЭВМ, разгружается — нет необходимости .в постоянной проверке неравенств для управления отключением того или иного привода при реализации стереотипных движений. ПроцессОр управляющей

ЭВМ освобождается.для решения других задач.

Формула изобретения

Механическая рука с программйьы управлением, содержащая основание, шарнирно соединенные звенья с датчиками их относительного положения, приводы звеньев, установленные на основании механизмы стереотипных движений, включающие программно-. управляемые муфты и кинематические передачи, а также систему управления, включающую логическое устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем обеспечения минимизации нагрузок на элементы .конструкции, механизмы стереотипных движений снабжены механическими вычислительными устройствами с датчиками относительных положений элементов .этих устройств, причем датчики относитель« ных положений, звеньев руки и датчики элементов механического вычислительного устройства. через логическое устройство системы управления связаны с приводами звеньев и программноуправляемыми муфтами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 828551, кл, В.25 3 1/02, 1979.

994249

Ю-Ю люс9рлулю

Фиа Ю

Составитель С. Новик

Редактор Н. Аристова Техред Л.Пекарь Корректор В. Прохненко

Эакаэ 717/9 Тираж 1079 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4