RO123246B1 - Minirobot xyz cu acţionare electrică de precizie micrometrică - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un minirobot cu acţionare electrică, ce execută deplasări liniare pe axele X, Y şi Z, destinat manipulării sau poziţionării de obiecte cu precizie micrometrică. Minirobotul conform invenţiei este alcătuit din trei module (12, 13 şi 14) de translaţie, identice, fiecare modul având o structură compusă dintr-un suport (1) fix, pe care este montat un micromotor (2) electric rotativ, care are încorporate un reductor armonic de turaţie şi un traductor de rotaţie, pe al cărui arbore motor este fixat rigid un tambur (3) pe care este înfăşurată o bandă metalică (4), fixată de un suport (5) mobil, prin intermediul unui şurub (6), al unui întinzător (7) şi al unei piese (8) de adaptare, ghidarea suportului (5) mobil pe suportul (1) fix fiind făcută cu ajutorul unui ghidaj (9) cu bile fără recirculare, pentru asamblarea celor trei module, suportul (1) fix al fiecărui modul fiind prevăzut cu nişte găuri (10) străpunse, iar suportul (5) mobil fiind prevăzut cu nişte găuri (11) filetate, modulul (14) de translaţie pe axa Z fiind fixat prin intermediul unei piese (15) de adaptare, pe modulul (13) de translaţie pe axa Y, care, la rândul lui, este fixat pe modulul (12) de translaţie pe axa X.

Description

Invenția se referă la un minirobot cu acționare electrică cu deplasări liniare pe axele X, Y și Z ale sistemului de coordonate carteziene, care poate realiza poziționări sau manipulări de obiecte sau dispozitive de lucru, de greutăți sau cu forțe de operare relativ mari, având precizie micrometrică.

Sunt cunoscute structuri de miniroboți cu acționare electrică care au rezoluții ale deplasărilor de ordinul micrometrilor, însă au erori de poziționare relativ mari, sau cu acționare piezoelectrică care au rezoluții submicrometrice, însă curse de deplasare mici, submilimetrice.

Un alt document relevant din stadiul tehnicii, identificat în urma cercetării documentare, este brevetul US 4772831, care prezintă controlul unui robot multiax cu îmbunătățire continuă a modului de operare. Controlul digital al unui robot având o multitudine de brațe include un motor electric care conduce fiecare câte un braț al robotului și un amplificator de putere care furnizează curent către fiecare motor. Modularea în impulsuri generează semnale de control digital pentru amplificatoarele de putere. închiderea buclei de reglaj pentru fiecare motorînseamnă urmărirea cel puțin a unei poziții, a unei viteze și a unui cuplu, corespunzător buclelor de control asociate amplificatorului de putere. Poziția motorului, viteza și curentul din fiecare buclă sunt generate pentru controlul în buclă închisă pe fiecare din axele robotului.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în construirea unui minirobot cu deplasări și forțe relativ mari și precizii micrometrice.

Soluția tehnică constă în realizarea unui minirobot cu deplasări liniare pe cele trei axe ale sistemului cartezian de coordonate, care este conceput prin prisma maximului de miniaturizare și de precizie, asigurând deplasări relativ mari de ordinul zecilor de milimetrii, precizii micrometrice prin eliminarea erorilor de preluare a mișcărilor de la arborii micromotoarelor electrice, având forțe de apucare sau greutăți ale obiectelor manipulate relativ mari în raport cu alți miniroboți de aceeași destinație, și nu în ultimul rând, având o structură modularizată, optimă prin prisma fabricației și a costurilor.

Minirobotul cu acționare electrică este alcătuit din trei module cu deplasări liniare identice, câte unul pentru fiecare axă X, Y și Z. Un modul are în structura sa un micromotor electric rotativ de curent continuu fără perii, ce conține un reductor de turație armonic și un traductor de poziție unghiulară încorporate. Mișcarea de rotație a arborelui motorului este preluată și transformată fără erori în mișcare de translație cu ajutorul unui tambur, solidar cu arborele motorului, pe care este înfășurată o bandă metalică pretensionată de un element elastic la o forță corespunzătoare. Mișcarea masei mobile a modulului, preluată de la unul din capetele benzii de pe tambur, este reprodusă în condiții de maximă precizie, asigurate de un ghidaj de translație ultraprecis prin jocuri în ghidaj submicrometrice.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- se obțin precizii micrometrice în condițiile unor curse de deplasare relativ mari;

- asigură la valori maxim posibile forțele de operare sau greutăți ale obiectelor manipulate;

- minirobotul este ușor de programat și comandat, necesitând doar module electronice clasice pentru comanda micromotoarelor;

- simplificarea procesului de fabricație și de asamblare;

- comparativ cu m ini roboții cu acționări neconvenționale speciale, este mult mai ieftin.

Se prezintă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1, 2 și 3, care reprezintă:

- fig. 1, o vedere tridimensională a unui modul al robotului;

- fig. 2, o vedere de sus a modulului robotului;

RO 123246 Β1

- fig. 3, o vedere tridimensională a minirobotului structurat de cele trei module 1 încorporate.

Minirobotul XYZ cu acționare electrică este alcătuit din trei module de translație, 3 fig. 1, identice, câte unul pentru câte o axă de coordonate X, Y și Z, fiecare modul având o structură compusă dintr-un suport fix 1, pe care este montat un micromotor electric rotativ 5 2, care are încorporate un reductor armonic de turație și un traductor de rotație, pe ai cărui arbore motor este fixat rigid un tambur 3, pe a cărui periferie este înfășurată și întinsă o 7 bandă metalică 4 cu două prelucrări speciale a și b, partea plină din zona b trecând după înfășurarea pe tambur prin decuparea din zona a, fixată de o masă mobilă 5 prin intermediul 9 unui șurub 6 și al unui întinzător7 prin intermediul unei piese de adaptare 8 Ghidarea mesei mobile 5 pe suportul fix 1 se face cu ajutorul unui ghidaj de translație ultraprecis cu bile fără 11 recirculare 9. Pentru asamblarea modulelor pe suportul fix 1, există niște găuri de prindere 10, iar în masa mobilă, niște găuri filetate 11. Cele trei module de translație, fig. 3, sunt 13 asamblate după cum urmează: un modul de translație 12 pe axa X, pe care se bazează întregul minirobot, are fixat un modul robotic de translație 13 pe axa Y, care, la rândul lui, are 15 asamblat un modul de translație 14 pe axa Z, prin intermediul unei piese de adaptare 15. Niște ghidaje de translație 16, 17 și 18 realizează, cu jocuri minim posibile, deplasările de 17 pe axele X, Y și Z, iar un suport mobil 19 al unui modul 14 reprezentând și suprafață de prindere sau de așezare a unor dispozitive de lucru - putând constitui niște mese pe care se 19 pot fixa obiecte ce se vor poziționa spațial.

Programarea și conducerea minirobotului sunt implicit determinate de comanda și 21 felul evoluției, secvențială sau simultană, a celor trei micromotoare electrice de acționare.

RO 123246 Β1

Claims (5)

1 Revendicare

3 Minirobot XYZ cu acționare electrică de precizie micrometrică, caracterizat prin aceea că este alcătuit din trei module de translație de structură identică, câte unul pentru

5 fiecare axă X, Y și Z, în a căror alcătuire intră un suport fix (1) pe care este montat un micromotor electric rotativ (2), care conține atât un reductor armonic, cât și un traductor de

7 poziție unghiulară, pe al cărui arbore motor este fixat un tambur (3), pe care este înfășurată o bandă metalică (4), având niște prelucrări (a și b) și care este fixată de un suport mobil (5)

9 prin intermediul unui șurub (6) și al unui întinzător (7) prin intermediul unei piese de adaptare (8), iar ghidarea suportului mobil (5) pe suportul fix (1) se realizează printr-un ghidaj (9) 11 precis cu bile fără recirculare, asamblarea modulelor de translație realizându-se prin niște găuri străpunse (10) și prin niște găuri filetate (11) într-un suport mobil (5), iar asamblarea 13 celor trei module de translație, respectiv un modul de translație pe axa X (12), are fixat un modul robotic de translație de pe axa Y (13), care, la rândul lui, are asamblat un modul de 15 translație de pe axa Z (14), prin intermediul unei piese de adaptare (15), iar niște ghidaje de translație (16,17 și 18) realizează cu jocuri minim posibile deplasările de pe axele X, Y și Z, 17 iar un suport mobil (19) al unui modul (14) poate constitui și suprafață de prindere sau de așezare a unor dispozitive de lucru sau obiecte ce se pot manipula spațial.