SU1274902A1 - Самоустанавливающа с головка робота - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к промышленной робототехнике и может быть использовано р машино- и приборостроении . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  позиционировани  за счет возможности дискретного управлени  жесткой св зью между рабочими ,и несущими . элементами головки. Если положение присоедин емой детали или инструмента не соответствует требуемому, то W to NU

Description

оно исправл етс  самоустанавливающейс  головкой Это производитс  следующим образом. После останова, руки робота по сигналу датчика 63 о достижении порогового усили  вь рабать ваютс  команды на переключение: электромагнитов 35 5 36 и 26,, 27, что, обеспечивает прерывание жесткой св зи шайбы 34, двухподвижного сферического подтипника 33 и , 12 с корпусом 23, а также включение каналов приема информации от датчиков 24. В результате шток 12 вместе с платформой 11 и механизмом 7 с инструментом и/или деталью под действием силы т жести,.элементов5 св занных со П1ТОКОМ, и силы т ги электромагнита 36 разворачиваетс  относи- . тельно точек контакта инструмента или детали на кроже отверсти .Датчики 24 непрерывно выраба1ътают информацию об углах поворота штока, котора  анализируетс  в блоке управ лени . На основе анализа формируютс  команды прецизионным двигател м перемещающим с заданной дискретностью шага корпус 23, ас ним шток с инструментом или деталью.к центру отверсти  заготовки по кратчайшей траектории. Достижение центра отверсти  .регистрируетс  датчиком 63 по сигналу снижени  усили . Головка позвол ет управл ть процессом сопр /жени  объектов сборки путем вьшолнени  прецизионными двигател ми точных перемеп1ений детали, наход щейс  в схвате, которые вынуждают деталь совершать угловые перемещени , способствующие определению ее положе- i. НИН, соответствующего минимальной величине сборочного усили , регистрируемого датчиком 63. 5.ил.

Изобретение относитс  к промьгашенной робототехнике и может быть использовано в машиностроении и приборостроении дл  автоматизации операций обработки и сборки изделий.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействм  позиционировани .

На фиг. изображен работотехнический комплекс, использующий самоустанавливающуюс  головку, на фиг . 2самоустанавливающа с  головка, разрез на фиг. 3 - разрез А-А н.а фиг. на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1 ; на фиг. 5 - фазь взаимного положени  элементов головки в процессе работь.

Устройство содержит основание I (фиг, 1), оборудованное опорой 2 дл  собираемого (обрабатываемогоJ издели  3. Головка 4 закреплена на ;руке 5 промышленного робота 6. Механизм 7 служит дл  закреплени  инструмента и выполнен сменным под различные инструменты. Комплекс снабжен магазином 8, в котором размешены в , определенном пор дке различные меха .низмы 7 т- схватЫ} пневмопгпиндели с.инструментами и т.д. Дл  управлени  работой комплекса 1 собходимы микропроцессор и соответствующие устройства , располагаемые в блоке 9 управлени .. Механизм 7 соединен с головкой 4 посредством узла 10 креплени  и подвода энергопитани  (фиг. 2), содержащего платформу 11, закрепленную на конце штока 12, и фланец 13, Платформа 11 снабжена ограничителем 14 смещени  головки 4 относительно механизма 7. Во фланце 13 выполнено Коническое отверстие 15, угол конуса которого соответствует углу конуса ограничител  14 относительно смещени  . Платформа 11 и фланец 13 снабжены торцовой кан 1вкой 16, в которую вложено уплотнительное кольцо Г/, Служащее дл  герметизации стыка. Платформа 1 снабжена трем  кулачками 18, работающими от пневмопривода (не показан) и предназначенныьт дл  закреплени  механизма 7 на головке 4

Головка 4 состоит из основного корпуса 19, жестко соединенного с рукой 5 робота 6. Внутри неподвижного корпуса 19 установлены два дополнительных концентрично расположенных подвижных корпуса. Наружный дополни Тельный корпус 20 установлен с возможнос .тью вертикатгьного перемещени 

вдоль оси корпуса 19. на котором закреплено фиксирующее кольдо 21, служащее дл  ограничени  осевого перемещени  подвижного корпуса 20. Внутри корпуса 20 находитс  узел 22 регистрации и компенсации угловых смещений , состо щий из внутреннего до полнительного корпуса 23, на которо расположены четыре датчика 24 угловых смещений штока 12 и механизм 25 фиксации углового положени  штока 12, состо щий из пары электромагнитов 26 и 27. Электромагнит 26 содержит сердечник 28 и обмотку 29. Электромагнит 27 закреплен на штоке 12 и содержит сердечник 30 И обмотку 31. Электромагнит 26 установлен в корпусе 23 с возможностью вертикального перемещени . Пружины 32  вл ютс  возвратными. Сферический подшипник 33 одной своей частью жестко укреплен на шайбе 34 и другой с нат гом сопр жен со штоком 12. Электромагнит 26 имеет вогнутую сферическую поверхность, а электромагнит 27 - соответствующей ей вьшук ую поповерхность , причем цент сферы совпадает с центром сферического подшипника 33.

Электромагниты 35 и 36 жестко закреплены в корпусе 23 и предназначены дл  фиксации положени  шайбы 34 ,и тем самым - сферического подпиипника 33относительно корпуса 23. Электромагнит 35 состоит из сердечника 37 и обмотки 38, а электромагнит 36 - из сердечника 39 и обмотки 40. Кольцева  расточка 41 служит дл  центрировани  шайбы 34 с подпипником 33 относительно корпуса 23. Подвижньй элемент 42 датчиков 24 непбдвижно закреплен на штоке 12 и дл  измерени  угловых смещений штока. Четыре пружины 43 предназначены дл  центрировани  штока 12 относительно корпуса 23. Тарельчата  пружина 44 жестко соединена с корпусом 23 и электромагнитом 45, содержащим .сердечник 46 и обмотку 47. Пружины 48 жестко соединены с корпусом 20 и электромагнитом 49, содержащим сердечник 50 и обмотку 51. Головка 4 снабжена механизмом 52 двухкоординатного развеса. состо щим из подвижной платформы 53 и двух взаимно перпендикул рных направл ющих 54 и 55 качени . Направл юща  54 позвол ет осуществить линейные перемещени  корпуса 23 относительно подвижной платформы 53, а направл юща  55 - ЛИНРЙные перемещени  подвижной платформы 53 BMecTje с корпусом 23 относительно корпуса 20. Платформа 53 несет оппозитно расположенные презиционны двигатель 56 линейных перемещений (например, пьезокерамический вибродвигатель ) и датчик-преобразователь 57, жестко закрепденные на подвижной платформе 53. Корпус 20 несет жестко закрепленные оппозитно расположенные прецизионный двигатель 58 линейных перемещений и датчикпреобразователь 59 (фиг. 3). Пружины 60 предназначены дл  центрировани  корпуса 23 относительно подвижной платформы 53 (направление X, фиг. З).. Пружины 1 служат дл  центрировани  подвижной платформы 53 относительно корпуса 20 (направление у. фиг. З). Электромагнит 44 предназначен дл  фиксации положени  корпуса 23 относительно подвижной платформы 53, электромагнит 49 - дл фиксации положени  корпуса 20 относительно подвижной платформы 53. Элменты 62 предназначены дл  фиксации узла 22 в вертикальном направлении, передачи осевых нагрузок от узла 22 на корпус 20, а также дл  предотвращени  перекоса узла 22 относительно вертикальной оси подвижного корпуса 20. Датчик 63 жестко закреплен на неподвижном корпусе 19 и служит дл  регистрации осевого усили  сборки. Пружина 64  вл етс  возвратной.

Самоустанавливающа с  головка работает следующим образом.

В соответствии с программой, заложенной в блок 9 управлени , робот 6 с посто нно закрепленной головкой 4 на руке 5 подходит к нужной позиции магазина 8. При этом кулачки 18 разведены, электромагниты 26 и 27 запитаны номинальным напр жением и имеют одинаковую пол рность, благодар  чему .они отталкиваютс  на величину малого зазора. Электромагниты 45 и 49 обесточены и за счет пружин 44 и 48 расположены на рассто нии малого зазора от подвижной платформы 53. Электромагнит 3-5 запитан номинальным напр жением 24 В. Шайба 34 вместе со сферическим подшипником 33 прит нута к магниту 35 и сцентрирована относительно корпуса 23 по расточке 4i. Электромагнит 36 -обесточен . Двигатели 56 и 58 работают в режиме ожидани , характеризуемого

подачей на электроды напр жени  10I2% от номинального при резонансной частоте или подачей номинального напр жени  зарезонансной частоты,при котором т говое усилие в lO-IS раз меньше усили  самоторможени . Таким образом создаетс  возможность перемещени  узла 22 в горизонтальном направлении и: поворот штока 12 относительно центра подпгипника 33. При этом сигналы с датчиков 24, 57 и 59 не поступают в блок 9 управлени ...

При опускании руки 5 робота 6 ограничитель 14 входит в коническое отверстие 15 механизма 7, что обеспечивает их центрирование. При контакте платформы 11 и фланца 13 блок 9 управлени  выдает сигнал на ссведение кулачков 18 на запитку магнитов 45 и 49 номинальным напр жением и на перекхпочение пол рности одного из электромагнитов 26 и 27, т.е. фиксацию штока 12. После зтого робот б совершает запрограммированный цикл манипулировани , При этом сборочный или режущий инструменты закреплены в механизме 7.

Claims (1)

1. По окончании цикла рука 5 вноситс  в рабочую зону над, заготовкой 3, располагаемой на опоре 2, и робот б опуска  руку 5j осуществл ет сборку деталей. Если положение вставл емой детали или .инструмента не соответствует заданному, то это положени(2 исправл етс  головкой 4. Рука 5 опускаетс  до тех пор, пока датчик 63 не зарегистрирует достижение порогового усили  сборки. По этому сигналу блок 9 вырабатывает команды на останов руки 5, переключение пол рности одного из магнитов 26 и 27 (расфиксаци  штока 12), отключение магнита 355 включение магнита 36 и каналов приема информации от датчиков 24 (положение а, фиг, 5). В результате щток 12 вместе с платформой 1I и механизмом 7, присоедин емой деталью или инструментом и электром 1гнитом 27 под действием силы т ги маг .нита 27 и силы веса системы (положение (5 , фиг, 5) свободно,поворачиваетс  относительно хорды кромочного двухточечного контакта деталей. Возможность такого движени  обеспечиваетс  сн тиемпри отключении магнита . 35 жесткой св зи корпуса 23 со ш:током 12 и превьштени-ем момента сил т ги и веса и момента сил трени  пружин 43, При этом датчики 24 непрерывно вырабатывают информацию о динамике поворота, поступающую в блок 9 управлени , После поворота на малый угол штока 12 блок 9 вырабатывает сигнал на изменение пол рности одного из магнитов 26 и 27 (фиксации поворота штока 12),выключение электромагнита 36 и включение магнита 35 (фиксаци  шайбы 34 относительно корпуса 23). Со1}окупность показаний четырех датчиков 24, а также последовательность их поступлени  в блок 9 управлени  однозначио определ ют направление от данного положени  к центру отверсти  заготовки 3 по перпендикул ру к центру хорды кромочного двухточечнбго контакта. Это направление  вл етс  следом пересечени  плоскости качани  штока 12 и nosepxнести заготовки 3.Далее блок 9 вьфабатывает команды на переключение пол рности одного из магнитов 26 и 27 (расфиксаци  штока 12), отключение магнитов 45 и 49, включение датчиков 57 и 61 и двигателей 56 и 58. По этим командам двигатели 56 и 58 записываютс  номинальным напр жением резонансной частоты и, развива  т гу до 5 Н, перемещают корпус 23 в горизонтальной плоскости {положение 6 , фиг. 5) в направлении полной компенсации угла перекоса dot, что фиксируетс  датчиками 24, 57 и 59, После этого вырабаттззваютс  команды на фиксацию штока 12 переключением пол ри кости магнитов 26 и 27 и на реверс двигателей 56 и 58, которые с заданной дискретностью шагового режима перемещают корпус 23 и вместе с ним , шток 12 с деталью к центру отверсти  в заготовке 3 (положение Г , фиг.5). Достижение .центра отверсти  регистрируетс  датчиком 63 по резкому снижению сборочного усипи . По этому сигналу блок 9 управлени  вырабатыет команды на расфиксацию поворота штока 52 переключением пол рности магнитов 26 и 27, вкгаочение стандартного цикла управлени  двигател ми 56 и 58, продолжение опускани  руки 5 робота. Стандартный цикл заключаетс  в управлении двигател ми таким образом, что корпус 23 совершает f-олебательные движени  в направлени х хну (фиг. 3). При этом шток 2 вместе с присоедин емой деталью совершает также колебани , ограничиваемые стенками отверсти  заготовки 3 (положение Э , фиг. 5), что позвол ет избежать заклинивани  деталей. Окончание цикла сборки производитс  при конечном положении собира емых (обрабатываемых) деталей, что отражено в программе, или по показа ки м датчика 63, когда окончанию сборки соответствует определенное положение деталей и возрастание ус ли  сборки. По этим сигналам блок управлени  подает команду на разжим схвата и освобождение собираемой де тали и/или отвод руки ГГР в исходное положение или следующее дл  продол жеНИН цикла. Формула изобретен Самоустанавливагоща с  головка робота , содержаща  основной корпус ;Два дополнительных корпуса, концам трично расположенных внутри основного корпуса, один из которых - наружный подпружинен к основному корпусу в осевом направлении, а друго.й внутренний подпружинен в плоскости, перпендикул рной его оси, щток, установленный во внутреннем дополнительном корпусе и св занный с ним через сферический подшипник, платфор му с механизмом дл  закреплени  инструмента , установленную на одном конце щтока, две пары электромагнитов , электромагниты одной из которых вьшолнены со сферическими рабочими поверхност ми, один из электромагнитов пары расположен во внутреннем дополнительном .корпусе, а другой на другом конце указанного штока, датчики угловых перемещений платформь И датчики перемещений наружного дополнительного корпуса в осевом направлении и внутреннего дополнительного корпуса в плоскости, перпендикул рной оси, о т л и ч а ю щ а  с   тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  позиционировани , она снабжена дополнительной (третьей) парой электромагнитов,установленных на внутреннем дополнительном корпусе, шайбой из магиитопро водного материала, св занной со штоком через сферический подпгипниК, и установленной между полюсами электромагнитов дополнительной (третьей) .пары, промежуточной платформой с выполненными на ней взаимно перпендикул рными направл ющими канавками, уст.ановленньми внутри наружного дополнительного корпуса с возможностью взаимодействи  через дополнительно введенные в устройство шарики,, расположенные в указанных направл ющих канавках , с внутренним и наружным дополнительными корпусами, и по крайней мере двум  прецизионными линейными двигател ми, один из которых установлен на промежуточной платформе с возможностью взаимодействи  с внутренним дополнительным корпусом, а другой - на наружном дополнительном корпусе с возможностью взаимодействи  с промежуточной платформой, при этом электромагниты второй пары расположены по обе стороны от промежуточной платформы и один из них упруго св зан с внутренним дополнительным корпусом, а другой - с наружным ,

   А-И

   Я

   SJ

   ft

   Риг J