CS210337B1

CS210337B1 - By spot and track controlled industrial robot

Info

Publication number: CS210337B1
Application number: CS27279A
Authority: CS
Inventors: Igor Marcin; Igor Kozuch; Jozef Labaj; Anton Palko; Marian Sabol; Dalibor Ragan; Dusan Fremal; Milan Istvan; Miroslav Fritzky
Original assignee: Igor Marcin; Igor Kozuch; Jozef Labaj; Anton Palko; Marian Sabol; Dalibor Ragan; Dusan Fremal; Milan Istvan; Miroslav Fritzky
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1979-01-12
Publication date: 1982-01-29

Description

(54) Bodovo a dráhovo riadený priemyselný robot(54) Point and track controlled industrial robot

Vynález rieši bodovo a dráhovo riadený priemyselný robot s elektrickými alebo hydraulickými servopohonmi, s piatimi stupňami volnosti a s uzavretou polohovou a rýchlostnou slučkou.The invention solves a point and path controlled industrial robot with electric or hydraulic actuators, with five degrees of freedom and a closed position and speed loop.

Doteraz známe zrovnatelné bodovo a dráhovo riadené priemyselné roboty s piatimi stupňami volnosti sú usporiadané tak, že pohon rotácie je servopohonom, upevněným na rotačnej jednotke, kým ostatné štyri servopohony sú upevněné priamo na predlohe, ktorá tvoří medzikus medzi pohonom rotácie a vertikálnym ramenom. Vertikálně rameno, kyvné uložené na predlohe, nesie v hornej časti horizontálně rameno, ktoré je ukončené zo strany chapadla postupné diferenciálom a zápastím, pričom přívod energií pre ich samostatné rotačné pohyby sa na vertikálně a horizontálně rameno prenáša pomocou gulickových skrutiek a do diferenciálu a zápástia pomocou zdvojených štvorkíbových paralelogramov od servopohonov, upevněných na predlohe. Pre statické vyváženie momentu, vzhladom k osi rotácie horizontálneho ramena sa používá protizávažie, ktorého moment pósobí prostredníctvom pákového ústrojenstva proti momentu od hmotnosti horizontálneho ramena, diferenciálu, zápástia a chapadla s manipulovaným predmetom.Previously known comparable point and path controlled industrial robots with five degrees of freedom are arranged such that the rotation drive is a servo drive mounted on the rotary unit, while the other four servo drives are mounted directly on the template that forms the spacer between the rotation drive and the vertical arm. Vertically, the swinging arm mounted on the template carries a horizontal arm at the top, which is terminated from the gripper side by the differential and the wrist, while the power supply for their separate rotational movements is transmitted vertically and horizontally to the arm by ball screws and twin four-pairs paralelograms from actuators mounted on the master. A counterweight is used to statically balance the torque relative to the axis of rotation of the horizontal arm, the torque of which is applied by means of the lever against the moment from the weight of the horizontal arm, differential, wrist and gripper with the object being handled.

Protizávažie nepriaznivo a výrazné zvyšuje hmotný moment zotrvačnosti rotujúcej časti robota a jeho dynamické účinky kladů vysoké nároky na riadiaci systém pri regulovaní rozběhu a dobehu servopohonu pre pohon rotácie. Hmotnosť protizávažia pósobí nepriaznivo na potrebnú tuhosť systému mechanickej časti robota, ako aj na potřebný zvýšený výkon servopohonu pre rotách, Servopohon pre pohyb horizontálneho ramena, uložený na predlohe pohonu rotácie spósobuje súčasne víazaný pohyb horizontálneho a vertikálneho ramena okolo ich osi rotácie, v dósledku čoho pri pohybe vertikálneho ramena musí sa odchylka od kruhovej trajektorie chapadla ako koncového člena robota vyrovnávat riadeným súčasnýra pohybom horizontálneho ramena, čo kladie ďalšie zvýšené nároky na riadiaci systém, zabezpečující v reálnom čase súčasné pohyby robota.The counterweight adversely and significantly increases the mass moment of inertia of the rotating part of the robot and its dynamic effects poses high demands on the control system in controlling the acceleration and deceleration of the actuator to drive the rotation. The weight of the counterweight adversely affects the required rigidity of the mechanical part of the robot system as well as the required increased power of the rotary actuator. The horizontal arm actuator mounted on the rotary actuator causes simultaneous boundary movement of the horizontal and vertical arm around their rotation axis. The movement of the vertical arm, the deviation from the circular trajectory of the gripper as the end member of the robot must be compensated by the controlled simultaneous movement of the horizontal arm, imposing further increased demands on the control system ensuring simultaneous movements of the robot.

Vyššie uvedené nedostatky rieši bodovo a dráhovo riadený priemyselný robot podía vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že vertikálně rameno je opatřené dvomi pevnými pákami s kývne uloženými maticami pohybových guličkových skrutiek, pričom druhá pohybová gulíčková skrutka pre pohyb horizontálneho ramena je spolu s prevodom a druhým naklápacím eervopohonom kývne uložená na páke horizontálneho ramena.The above-mentioned drawbacks are solved by the point and track controlled industrial robot according to the invention, characterized in that the arm is vertically provided with two fixed levers with swing-mounted nuts of movement ball screws, the second movement ball screw for horizontal arm movement is tilting e-actuator nods on the horizontal arm lever.

Týmto usporiadaním sa súčasne využívá hmotnosť servomotora s hmotnosťou převodu ako protizávaŽia pre statické vyváženie horizontálneho ramena robota. Uložením servomotore pre pohyb horizontálneho ramena priamo na horizontálně rameno, dosiahne sa pri zhodných dynamických vlastnostiach robota jeho nížsej hmotnosti a tým aj možnosti použitia výkonovo menšieho servopohonu pre pohon rotácie, připadne sa móže zvýšiť celková operačná rýchlosť robota. Usporiadaním robota podía vynálezu je poloha koncového člena robota jednoduchšia matematicky vyjádřitelná a vyžaduje oproti terajšiemu stavu menšiu kapacitu operačných parnáti riadiaceho systému.This arrangement simultaneously utilizes the weight of the servomotor with the weight of the transmission as a counterweight for static balancing of the horizontal arm of the robot. By placing the servomotor to move the horizontal arm directly onto the horizontal arm, the robot's lower weight and thus the possibility of using a smaller power actuator to drive the rotation can be achieved with the same dynamic characteristics, or the overall operating speed of the robot can be increased. By the arrangement of the robot according to the invention, the position of the robot end member is simpler mathematically expressed and requires less capacity of the operating system of the control system compared to the present state.

Na pripojenom výkrese je schématicky znázorněný příklad prevedenia bodovo a dráhovo riadeného robota podía vynálezu.The attached drawing shows schematically an example of an embodiment of a point and path controlled robot according to the invention.

Na tanier _2 jednotky rotácie so samostatným servopohonom je pevne uchytená předloha £ s dvomi předlohovými servopohonmi 6 s prevodami 5_ a kývne uchyteným prvým naklápacím servopohonom 18 s prevodom 1 7. Vertikálně rameno J7, ktoré je kývne uložené na predlohe 4^ je opatřené dvomi konzolami 12 s kývne uloženými maticami 13 pohybových guličkových skrutiek 1 4, 1 5, pričom prvá pohybová gulíčková skrutka 14 prechádza jednou z matic 13 a je určená pre naklápanie vertikálneho ramena _7. Horizontálně rameno 16 s pákou 24 je kývne uložené v spoločnej ose 1 9 vertikálneho ramena 7, pričom na konci páky 24 horizontálneho ramena 16 je kývne uložená druhá pohybová gulíčková skrutka 15 s druhým naklápacím servop'ohonom 1 8/ ^a prevodom 1 7, prechádzajúca maticou 13 druhej konzoly 12 vertikálneho ramena 7_ pre pohyb horizontálneho ramena 16, vzhladom k vertikálnemu ramenu 7_. Zo strany chápadla 1 1 je horizontálně rameno 16 postupné opatřené diferenciálom 2» zápástím 10 a chápadlom 1 1 , pričom rotácia zápastia 10 okolo osi 22 rotácie zápastia 10, ako aj sklápaníe zápastia 10 okolo osi 21 rotácie chápadla 11 sa prevádza prostredníctvom dvoch zdvojených š tvorklbových paralelogramov 8_ cez převodové zariadenie 5_, s dvomi předlohovými servopohonmi 6, uchytenými na predlohe 4,. Dve tažné pružiny 23 po bočných stranách robota sú jednou stranou spojené s předlohovými ramenami 20 a druhou stranou pósobia v spoločnej ose 1 9 vertikálneho ramena 7_ a sú pre vyváženie celku vertikálneho ramena £ a sú pre vyváženie celku vertikálneho ramena 7 a horizontálneho ramena 16.On the plate 2 of the rotary unit with a separate servo drive there is a fixed attachment 6 with two master actuators 6 with gears 5 and a swinging first tilt actuator 18 with a gearing 17. with pivotally mounted nuts 13 of the movement ball screws 14, 15, wherein the first movement ball screw 14 extends through one of the nuts 13 and is intended to tilt the vertical arm 7. Horizontally the arm 16 with the lever 24 is pivotally mounted in a common axis 19 of the vertical arm 7, and at the end of the lever 24 of the horizontal arm 16 a second movable ball screw 15 with a second tilting actuator 18 ^{and a} transmission 17 passing through the nut 13 of the second bracket 12 of the vertical arm 7 for moving the horizontal arm 16 relative to the vertical arm 7. On the side of the gripper 11, the arm 16 is successively provided with a differential 2 »of the wrist 10 and a gripper 11, wherein the rotation of the wrist 10 about the axis of rotation of the wrist 10 and the folding of the wrist 10 about the axis of rotation parallelograms 8 via the transmission device 5, with two master actuators 6 mounted on the master 4. The two tension springs 23 on the sides of the robot are connected one side to the counter arms 20 and the other side act in a common axis 19 of the vertical arm 7 and are for balancing the assembly of the vertical arm 7 and are for balancing the assembly of the vertical arm 7 and the horizontal arm 16.

Pri rotácii prvej pohybovej guličkovej skrutky 14 naklápajúce sa vertikálně rameno £ naklápa súčasne aj horizontálně rameno 1 6, pričom pri zabrzdění předlohových servopohonov prostredníctvom zdvojených štvorklbových paralelogramov 8_ a diferenciálu 9. uhlová poloha chápadla 1 1 sa voči. osiara 21, 22 rotácie neraení. Pri pohybe druhej guličkovej skrutky 15 sa naklápa horizontálně rameno 16, pričom zdvojené štvorklbové paralelogramy 8^ s dif erenciálom j) tento pohyb uhlovo vyrovnávajú ako u pohybu vertikálneho ramena 7_. Předlohové servopohony b prostredníctvom převodových zariadení 5, natáčajú chapadlo 1 1 okolo osi 2 1 , 22 rotácie, pričom pohyby chápadla 1 1 okolo týchto osi 21, 22 rotácii sú na seba nezávislé.During rotation of the first movement ball screw 14 tilting vertically, the arm 6 also tilts the arm 16 at the same time, and when braking the master actuators by means of double four-joint parallelograms 8 and a differential 9, the angular position of the gripper 11 is relative to. The axes 21, 22 do not rotate. Upon movement of the second ball screw 15, the arm 16 is tilted horizontally, the double four-hinged parallelograms 8 with a differential j) equalizing this movement as in the movement of the vertical arm 7. The master actuators b, by means of the transmission devices 5, rotate the gripper 11 about the axis of rotation 21, 22, the movements of the gripper 11 about these rotation axes 21, 22 being independent of each other.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Point and path controlled industrial robot with electric or hydraulic actuators, with five degrees of freedom, consisting of a rotation unit on which the master is mounted with a swinging vertical arm and its actuator, a horizontal arm with a differential, wrist and gripper, where the arm is horizontal it is pivotally mounted in the upper part of the vertical arm, characterized in that the vertical arm (7) is provided with two fixed brackets (12) with swing-mounted nuts (13) of the movement ball screws (14, 15), the second movement ball screw () 15), together with the transmission (17) and the second tilting actuator (18), are pivotably mounted on the lever (24) of the horizontal arm (16).