RU1798177C - Модуль манипул тора - Google Patents

Abstract

Использование: в манипул торострое- нии в качестве исполнительного модул  промышленного робота с цикловым управ3 . «iлением . Подвижное звено 2 взаимодействует с упругим элементом 3 аккумул тора механической энергии при его перемещении и с основными упорами 13. Управл емые фиксаторы определ ют его положение.-Дополнительные упоры 7 установлены на одной из двух частей фиксатора с возможностью их взаимодействи  с выходом 6 привода, а датчики св заны с управл емыми элементами 12 и 14 подвода - отключени  энэргоноси- тел  и реверса привода, при этом привод подвижного звена выполнен несамотормо- з щим. 3 ил.

Description

щх / лш/:-/,ф Чт Г

IТ

Ц

/ ffj S / ff 7 &

И

VI

О

00

XI

Фиг.{

гт

Изобретение относитс  к машиностроению , конкретнее к манипул торострое- нию, и может быть использовано в качестве исполнительного модул  промышленного робота (ПР) с цикловым управлением.

Известны модули манипул торов, содержащие основание, силовой привод и исполнительное подвижное звено, взаимодействующее с упругим элементом аккумул тора механической энергии, управл емые фиксаторы с приводным механизмом.

Недостатком такой схемы построёни модулей  вл етс  переход подвижного звена через запрограммированную позицию и последующий возврат к этой позиции, что обусловлено необходимостью надежного взаимодействи  управл емого фиксатора с подвижным звеном. Этот переход через запрограммированную позицию  вл етс  неприемлемым дл  многих случаев практического применени  таких устройств и может вызвать поломку исполнительного подвижного звена при столкновении с обслуживаемым оборудованием.

Известны усовершенствованные модули манипул торов, лишенные этого недо-; статка. Известный модуль манипул тбра содержит основание, на котором установлено подвижное звено, взаимодействующее с упругим элементом аккумул тора механической энергии, привод перемещени  подвижного звена и управл емые фиксаторы его положени , состо щие из двух частей, одна из которых св зана с выходом привода перемещени  подвижного звена.

Недостатком такого устройства  вл етс  недостаточное быстродействие и плавность движени  модул , что обусловлено остановкой подвижного звена и потерей времени между моментами фиксации выхода привода подвижного звена в механизме фиксаторов и подачи команды на подт гивание подвижного звена к упору точки позиционировани . Установка датчика фиксации выхода привода подвижного зве на в механизме фиксаторов известного модул  затруднительна из-за использовани  в конструкции многозубой рейки(в виде которой выполнена одна из частей управл емого фиксатора),

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и плавности движени .

Это достигаетс  тем, что в модуле манипул тора , содержащем основание, на котором установлено подвижное звено, взаимодействующее с упругим элементом аккумул тора механической энергии, при- . вод перемещени  подвижного звена и уп- равл емые фиксаторы его положени , состо щие из двух частей, одна из которых

св зана с выходом привода перемещени  подвижного звена, применены следующие усовершенствовани .

Он снабжен дополнительным упором,

установленным на корпусе той части фиксатора , что не св зана с выходом привода, с возможностью взаимодействи  с выходом привода, датчиком его фиксации в механизме фиксаторов и управл емым элементом

О отключени  энергоподвода к приводу перед взаимодействием его выхода с дополнительным упором и включени  энергоподвода к приводу по сигналам датчика фиксации. Принципиально то, что в предлагаемом уст5 ройстве привод подвижного звена должен быть выполнен несамотормоз щим.

Конструктивно модуль манипул тбра может быть выполнен так, что привод подвижного звена установлен как на основа0 нии, так и на самом подвижном звене.

На фиг. 1 изображена конструкци  модул  с приводом подвижного звена, установленном на подвижном звене, с зацепом на выходном звене привода и собачкой на ос5 новании; на фйг.2 - конструкци  модул  с приводом, установленном наг основании; на фиг.З - конструкци  модул  с прйбодом на подвижном звене, с зацепом на основании и собачкой на выходном звене при вЪда.

0 Модуль манипул тора (фиг.1) содержит основание 1, подвижное звено 2, взаимодействующее с упругим элементом 3 аккумул тора механической энергий, привод 4 перемещени  подвижного звена 2 и управ5 л емые фиксаторы его (звена) положени , состо щие из двух частей, одна из которых выполнена в виде зацепа 5 и св зана с выходом 6 привода 4 перемещени  подвижного звена. Кроме этого,. модуль снабжен

0 дополнительным упором 7. установленным на корпусе 8 другой части фиксатора, выполненной в виде собачки 9 с приводом 10. При этом упор 7 установлен с возможностью взаимодействи  с выходом 6 привода 4.

5 Модуль также снабжен датчиком 11 фиксации в механизме фиксаторов выхода б (зацепа 5) и управл емым элементом 12 отключени  энергоподвода к приводу А перед . взаимодействием его выхода 6 с дополни0 тельным упором 7 и включени  энергоподвода к приводу 4 по сигналам датчика 11 фиксации. Об зательно, чтобы привод 4 подвижного звена 2 был выполнен несамотормоз щим . Естественно также, что модуль

5 имеет упор 13 точки позиционировани  и управл емый элемент 14 реверса движени  выхода привода.

Заметим, что в варианте выполнени  предлагаемой схемы модул  на базе пнев- мопривода, управл емые элементы: 12 (отключени  энергоподвода к приводу 4) и 14 (реверса движени  выходного звена привода ) могут быть реализованы на базе стандартных элементов пневмоавтоматики.

На фиг.2 показан модуль, аналогичный рассмотренному, но отличающийс  тем, что привод подвижного звена и собачка установлены на основании 1, а зацеп 5 закреплен на подвижном звене 2.

Конструктивно зацеп 5 и собачку 7с приводом 10 ее перемещени  можно помен ть местами (фиг.З).

Рассмотрим работу предлагаемого устройства на примере модул , изображенного на фиг. 1.

В положении, показанном на чертеже, подвижное звено находитс  в правой (по фиг. 1) позиции. Привод 4 прижимает подвижное звено 2 к упору 13 посредством собачки 7 и зацепа 5. При этом правый упругий элемент 3 аккумул тора находитс  в Сжатом состо нии, благодар  чему система обладает запасом потенциальной энергии. Команда на выполнение движени  поступает на привод 10 собачки, котора  освобождает подвижное звено 2 и оно, под действием усили  упругого элемента 3 начинает разгон тьс , перевод  потенциальную энергию упругого элемента в кинематическую энергию подвижного звена.

После прохождени  свободного участка пути (когда упругий элемент не взаимодействуете подвижным звеном) левый упругий элемент 3 начинает взаимодействовать с подвижным звеном, которое начинает тормозитьс  за счет перехода кинетической энергии в потенциальную энергию упругого элемента. Если бы в системе не было потерь энергии на преодоление сил трени , то подвижное звено достигло, бы левой позиции, при этом скорость звена стала бы равной нулю, а деформаци  упругого элемента достигла бы такой же величины, какой была в правой позиции, Наличие в системе сил трени  обуславливает необходимость установки привода, восполн ющего потери энергии на преодоление этих сил. Привод, который используетс  в данном модуле, не работает на восполнение потерь на трение в течение всего перемещени  подвижного звена, а используетс  дл  дополнительной деформации упругого элемента в конце хода подвижного звена.

Реализуетс  это следующим образом. Практически сразу за подачей команды на освобождение подвижного звена 2 правым фиксатором, на элемент 12 подаетс  команда отключени  энергоподвода к приводу 4. В период времени между командами управлени  на освобождение звена 2 правым

фиксатором и отключение энергоподвода к приводу 4, под действием энергоносител  (например, в варианте использовани  пнев- мопривода - сжатого воздуха) привод 4 пе- 5 ремещает свой выход 6 вместе с зацепом 5 влево - в сторону направлени  движени  подвижного звена.

Далее по мере движени  подвижного звена выход 6, а точнее св занный с ним

0 зацеп 5 вступает во взаимодействие с левой собачкой 9, датчиком 11 и дополнительным упором 7. При этом подвижное звено продолжает двигатьс  по инерции влево, выход 6 относительно корпуса привода на5 чинает двигатьс  вправо (в силу того, что привод несамотормоз щий). В то же врем  по сигналу датчика 11 {посредством элементов реверса движени  14 и энергоподвода 12) привод 4 начинает подт гивать подвиж0 ное звено 2 до позиции, определ емой положением левого упора 13, дополнительно деформиру  при этом упругий элемент 3 и восполн   тем самым потерю энергии. Заметим, что благодар  совпадению по

5 направлению и во времени двух движений - одного - движени  выхода 6 привода 4 под действием сил инерции и второго - движени  выхода 6 под действием энергоносител , достигаетс  отсутствие п ромежуточ ной

Q остановки подвижного звена 2 в момент фиксации и обеспечиваетс  плавность его движений. При этом, т.к. дополнительный упор 7 не определ ет точку позиционировани  подвижного звена, но может вли ть на

5 динамику движений, указанный упор 7 и взаимодействующую с ним поверхность зацепа 5 целесообразно выполнить таким образом , чтобы при их взаимодействии отсутствовал жесткий удар (например, кон0 такт может осуществл тьс  через полиуре- тановый элемент).

Потери энергии на трение дл  каждого модул  в силу разных причин не  вл ютс  посто нной величиной, поэтому перемеще5 ние выхода 6 и зацепа 5 фиксатора навстречу дополнительному упору 7 должно осуществл тьс  в запасом, чтобы при подкачке всегда была возможность полностью компенсировать потери энергии на трение

0 и дот нуть подвижное звено до упора точки позиционировани :

Команды на освобождение подвижного звена и отключение энергоподвода к приводу 4 целесообразно подавать с небольшим

5 разрывом по времени, достаточным, чтобы выход 6 привода переместилс  до упора в направлении предсто щего перемещени . Команду на дот гивание подвижного звена 2 до упора 13 (по сигналам датчика 11) и приведение противолежащего фиксатора в

исходное состо ние можно совместить. Таким образом, сигналы управлени  противолежащими фиксаторами и приводом можно объединить попарно и уменьшить число каналов управлени  модулем вдвое.

Аналогично работают модули, изобраг женные на фиг.2 и 3. По этим же схемам возможно построение модулей углового перемещени .:

формулаизобребени  Модуль манипул тора, содержащий основание , подвижное звено, взаимодействующее с упругим элементом аккумул тора механической энергии и с основными упорами , св занными с основанием, привод перемещени  подвижного звена со средствами

0

подвода и отключени  энергоносител  и управл емые фиксаторы положени  этого эвена , состо щие из двух частей, одна из которых св зана с основанием, а друга  - с выходом привода перемещени  звена, отличэющи- й с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  и плавности движени  звена, он снабжен дополнительными упорами и датчиками установленными на одной из частей фиксаторов положени  с возможностью их взаимодействи  с выходом того же привода, а также управл емыми элементами, предназначенными дл  автоматического подвода и отключени  энергоносител  и реверса привода по сигналам датчика, при этом привод подвижного звена выполнен несамо- тормоз щим.