RU2032526C1

RU2032526C1 - Industrial robot

Info

Publication number: RU2032526C1
Authority: RU
Inventors: С.П. Золотарев; В.Ф. Филаретов; Ф.Д. Юрчик
Original assignee: Дальневосточный технический университет
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: automation facilities. SUBSTANCE: robot has several mechanical arms uniformly located around the common axle jointly connected with common for them drive 3 of rotation around the vertical axle. The drive has a constant direction of rotation. The rotation is synchronized with the speed of serviced conveyers 17 and 18. Each mechanical arm is on hinges led to the output shaft of the drive for swinging in the vertical plane and is connected with the housing by means of wave-like cam 2 made on it. The cam has the number of wave troughs divisible by the number of conveyers serves by the robot. The innovation concerns the technical automation facilities of the technological processes of processing or sorting of items, specifically the constructions of industrial robots. EFFECT: enhanced fast operation and efficiency of robots and their reduced power consumption. 1 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации технологических процессов обработки или сортировки изделий, в частности к конструкциям промышленных роботов, предназначенных для перегрузки и правильной ориентации предметов и будет использовано при создании промышленного робота, устанавливаемого на сортировочном конвейере. The invention relates to technical means of automation of technological processes for processing or sorting products, in particular to the designs of industrial robots designed for overloading and the correct orientation of objects and will be used to create an industrial robot installed on a sorting conveyor.

Известен промышленный робот для перегрузки изделий, например крупногабаритных кинескопов, выполненный в виде перемещающейся тележки, несущей механическую руку со схватом и механизмы вертикального перемещения и поворота руки, которая снабжена опорным диском со срезом, взаимодействующим с роликами, закрепленными на корпусе механизма поворота, соединена с механизмом поворота при помощи двойного шарнира, со схватом посредством шариковой опоры с возможностью плавания захвата в горизонтальной плоскости. Known industrial robot for reloading products, such as large picture tubes, made in the form of a moving trolley carrying a mechanical arm with a grip and mechanisms for vertical movement and rotation of the hand, which is equipped with a support disk with a slice interacting with rollers mounted on the housing of the rotation mechanism, connected to the mechanism turning with the help of a double hinge, with a gripper by means of a ball support with the possibility of swimming gripping in a horizontal plane.

Недостаток указанной известной конструкции заключается в том, что при переориентации предмета возникают большие моменты инерции за счет увеличения переносного момента инерции, обусловленного удалением перемещаемого предмета от осей вращения. Это приводит к увеличению потребной мощности приводов для обеспечения высокого быстродействия механизма. The disadvantage of this known design is that when the object is reoriented, large moments of inertia arise due to an increase in the portable moment of inertia due to the removal of the moving object from the axis of rotation. This leads to an increase in the required power of the drives to ensure high-speed mechanism.

Известен также промышленный робот для перегрузки и правильной ориентации предметов, содержащий корпус с направляющими, тележку, несущую механическую руку со схватами и приводы вертикального перемещения и вращения руки, которая выполнена в виде двузубой вилки, а схваты выполнены створчатыми, расположены на конце каждого зуба вилки, направлены внутрь ее, снабжены индивидуальными приводами перемещения створок схвата и кинематически связаны с приводом вращения. Also known is an industrial robot for overloading and the correct orientation of objects, comprising a housing with guides, a trolley carrying a mechanical arm with tongs, and vertical movement and rotation drives of the arm, which is made in the form of a double-toothed fork, and the tongs are folding, located at the end of each fork tooth, directed into it, equipped with individual drives for moving the gripper flaps and kinematically connected with the rotation drive.

Указанный промышленный робот является наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому решению. The specified industrial robot is the closest in its technical essence to the proposed solution.

Недостаток указанной известной конструкции-прототипа заключается в том, что наличие тележки, совершающей возвратно-поступательные движения, ограничивает достижимое увеличение быстродействия робота и приводит к дополнительным потерям мощности привода. Кроме того, наличие привода вертикального перемещения руки, установленного на тележке, также приводит к дополнительному увеличению мощности двигателя, расходуемой на перемещение тележки с указанным приводом. The disadvantage of this known design of the prototype is that the presence of a trolley that performs reciprocating movements limits the achievable increase in the speed of the robot and leads to additional loss of drive power. In addition, the presence of a drive for the vertical movement of the hand mounted on the trolley also leads to an additional increase in engine power spent on moving the trolley with the specified drive.

Технической задачей, не решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является увеличение быстродействия и производительности робота. Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, выражается в устранении возвратно-поступательного движения звена-тележки, несущей механическую руку, наличие которого приводит при больших скоростях работы и частому реверсированию ее двигателей, увеличению моментных нагрузок, а также устранению привода подъема руки. A technical problem, not the solution of which the proposed technical solution is directed, is to increase the speed and productivity of the robot. The technical result that can be obtained by implementing the invention is expressed in the elimination of the reciprocating movement of the link of the trolley carrying a mechanical arm, the presence of which leads at high speeds and frequent reversal of its engines, an increase in torque loads, as well as the elimination of the drive raising the arm.

Поставленная задача решается тем, что промышленный робот, содержащий корпус с установленной на ней рукой, поворотной относительно корпуса вокруг вертикальной оси и выполненной в виде штанги, на конце которой имеется поворотная вилка с вращающимся схватом, а также содержащий привод вращения руки вокруг вертикальной оси, привод вращения вилки вокруг вертикальной оси, привод перемещения створок схвата, привод вращения створок схвата и анализатор расположения предметов на входном конвейере, причем выход анализатора через систему управления роботом связан с названными приводами, содержит несколько равномерно расположенных вокруг общей вертикальной оси рук, совместно связанных с общим для них приводом вращения вокруг вертикальной оси, причем последний выполнен с постоянным направлением вращения, синхронизированным со скоростью движения конвейеров, а направление этого движения у каждого конвейера совмещено с направлением перемещения обращенных к данному конвейеру рук робота, причем каждая рука шарнирно подвешена к выходному валу привода вращения вокруг вертикальной оси с возможностью качания в вертикальной плоскости и связана с корпусом посредством выполненного на нем волнообразного кулачка, имеющего число волновых впадин, кратное числу расположенных вокруг робота конвейеров. The problem is solved in that an industrial robot containing a housing with a hand mounted on it, rotatable relative to the housing about a vertical axis and made in the form of a rod, at the end of which there is a rotary fork with a rotating grip, and also containing a drive for rotating the arm around a vertical axis, a drive rotation of the fork around the vertical axis, a drive for moving the gripper flaps, a drive for rotating the gripper flaps and an analyzer for arranging objects on the input conveyor, the analyzer output through the system being controlled The robot is connected with the said drives, contains several hands evenly spaced around a common vertical axis, jointly connected with a common drive for rotation around a vertical axis, the latter being made with a constant direction of rotation synchronized with the speed of conveyors, and the direction of this movement for each conveyor combined with the direction of movement of the robot arms facing this conveyor, each arm hinged to the output shaft of the rotation drive around a vertical B swingably in a vertical plane and is connected to the housing by performing thereon undulating cam having a number of wave troughs disposed around a multiple of the robot conveyor.

Сопоставительный анализ изобретения с известными аналогами и прототипом показывает, что предложенный робот соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the invention with known analogues and prototype shows that the proposed robot meets the criterion of "novelty."

На чертеже изображен промышленный робот в плане. The drawing shows an industrial robot in plan.

Промышленный робот содержит корпус 1, по поверхности которого выполнен волнообразный кулачок 2, а внутри находится синхронный привод вращения 3, выходной вал 4 которого шарнирно связан со штангой 5. На конце последней шарнирно установлен стакан 6, внутри которого укреплена с возможностью вращения двузубая вилка 7, снабженная индивидуальным приводом вращения 8 и несущая в концевой части каждого зуба схваты 9 со створками 10. При этом схваты 9 направлены своими осями 11 сходимости створок внутрь вилки 7 и снабжены каждый индивидуальным приводом 12 перемещения створок (например, электромагнитом). Корпусы схватов установлены в вилке 7 с возможностью вращения вокруг осей 11 и кинематически связаны посредством передачи 13 с приводом их вращения 14, установленным в верхней части вилки под приводом 8. The industrial robot includes a housing 1, on the surface of which a wave-like cam 2 is made, and inside there is a synchronous rotation drive 3, the output shaft 4 of which is pivotally connected to the rod 5. At the end of the latter, a glass 6 is pivotally mounted, inside of which a two-toothed fork 7 is mounted, equipped with an individual drive of rotation 8 and bearing in the end part of each tooth the tongs 9 with the leaves 10. In this case, the tongs 9 are directed by their axes 11 of convergence of the wings inside the fork 7 and each equipped with an individual drive 12 leaf movements (for example, by an electromagnet). The gripper bodies are mounted in the fork 7 with the possibility of rotation around the axles 11 and are kinematically connected by means of a transmission 13 with a drive of their rotation 14 installed in the upper part of the fork under the drive 8.

Промышленный робот также должен быть укомплектован анализа тором 15 (изображен условно) того или иного типа (телевизионный датчик, акустический, индуктивный и т.д. в зависимости от типа обрабатываемых предметов), предназначенным для опознавания отличий между предметами 16, диктующих характерные индивидуальные задачи их обработки роботом. Выход анализатора, а также входы электроприводов 3,8 и 14 (через соответствующие узлы согласования) подключены к системе управления робота, например микропроцессору (не показан). An industrial robot must also be equipped with an analyzer 15 (shown conditionally) of one type or another (a television sensor, acoustic, inductive, etc., depending on the type of objects being processed), designed to recognize the differences between objects 16, dictating their characteristic individual tasks processing by a robot. The analyzer output, as well as the inputs of the 3.8 and 14 electric drives (through the corresponding matching nodes) are connected to the robot control system, for example, a microprocessor (not shown).

При установке на штатное место использования промышленный робот располагается между входным конвейером 17 и выходным конвейером 18. На первом из них находятся произвольно ориентированные предметы 16. В качестве примера таких предметов везде далее рассматривается подлежащая обработке роботом рыба, располагаемая, например, поперек хода конвейера на одинаковом расстоянии друг от друга и находящаяся в одном из четырех возможных положений (на чертеже римские цифры I,II,III,IV). На выходной конвейер 18 в рассматриваемом примере использования робота предметы должны укладываться правильно ориентированными (т.е. в примере с рыбой односторонне направленными головой и брюшком с целью автоматизации дальнейшего процесса их обработки). When installed at a regular place of use, an industrial robot is located between the inlet conveyor 17 and the outlet conveyor 18. On the first of these are arbitrarily oriented objects 16. As an example of such objects, the fish to be processed by the robot, located, for example, across the conveyor’s course on the same distance from each other and located in one of four possible positions (in the drawing Roman numerals I, II, III, IV). In the considered example of using the robot, the objects should be stacked correctly oriented on the output conveyor 18 (i.e., in the example with fish, the head and abdomen are unilaterally directed in order to automate the further process of their processing).

Работа промышленного робота заключается в следующем. The work of an industrial robot is as follows.

В момент подхода очередной рыбы она воспринимается анализатором, который установлен непосредственно перед началом рабочей зоны робота и направлен своей чувствительной зоной на поверхность конвейера 17. В результате работы анализатора реальное положение рыбы идентифицируется с одним из возможных четырех положений I-IV, передается в микропроцессор, который вырабатывает решения о включении тех или иных исполнительных элементов робота, а именно соответствующий сигнал анализатора корректирует работу привода 3, таким образом, что его вращение всегда поддерживается синхронизированным с движением, т.е. моментом прихода рыбы на конвейер 17. В результате данной синхронизации управляющая система робота добивается того, что при зависании очередной вилки 7 над конвейером 17 на последнем как раз под вилкой находится очередной предмет (рыба) 16. Далее штанга 5, попадая в волновую впадину кулачка 2 на корпусе 1, опускает вилку 7 на конвейер 17. В крайнем нижнем положении вилки 7 по сигналам системы управления происходит срабатывание схватов 9 под действием приводов 12, что обеспечивает обжим створками 10 рыбы 16. Далее благодаря продолжающемуся вращению руки робота вокруг вертикальной оси происходит перенос рыбы 16 с конвейера 17 на конвейер 18, а двигателями 8 и 14 за время этого переноса производится (если это необходимо) соответствующая переориентация рыбы до получения правильного ее положения. Так, например, при ориентации рыбы 16 всякий раз в положение 1 на конвейере 18 соответственно из исходных положений на конвейере 17 будут работать следующие двигатели. При переориентации из положения 1 на конвейере 17 двигатель 8 (вращая вилку относительно стакана 6) и двигатель 14 (вращая схваты 9 с помощью передачи 13 относительно осей 11). Из положения II конвейера 17 двигатели 8 и 14 не работают; из положения III работает двигатель 12; из положения IV работает двигатель 7. At the moment of approaching the next fish, it is perceived by the analyzer, which is installed immediately before the start of the robot’s working area and directed by its sensitive zone to the surface of the conveyor 17. As a result of the analyzer’s work, the real position of the fish is identified with one of the four possible positions I-IV, which is transmitted to the microprocessor, which It makes decisions on the inclusion of various executive elements of the robot, namely, the corresponding signal of the analyzer corrects the operation of the drive 3, so that it is rotated e is always kept synchronized with the movement, i.e. when the fish arrives at the conveyor 17. As a result of this synchronization, the robot control system ensures that when the next fork 7 hangs over the conveyor 17, the next item (fish) 16 is located just below the fork. Next, the rod 5, falling into the wave cavity of the cam 2 on the housing 1, lowers the plug 7 onto the conveyor 17. In the extreme lower position of the plug 7, the grips 9 are triggered by the actuators 12 by the signals of the control system, which provides crimping of the flaps 10 of the fish 16. Further, due to the continued rotation of the ru and the robot around the vertical axis, the transfer of the fish 16 from the conveyor 17 onto the conveyor 18, and the motors 8 and 14 during this transfer is performed (if necessary) corresponding to a reorientation of fish until its correct position. So, for example, when the fish 16 is oriented, each time in position 1 on the conveyor 18, the following engines will work from the starting positions on the conveyor 17, respectively. When reorienting from position 1 on the conveyor 17, the engine 8 (rotating the fork relative to the glass 6) and the engine 14 (rotating the grips 9 using the gear 13 relative to the axes 11). From position II of conveyor 17, engines 8 and 14 do not work; from position III, the engine 12 is running; from position IV engine 7 is running.

При движении привода 3 штанга 5 попадает в волновую впадину кулачка 2, тем самым опуская вилку 7 на конвейере 18. В крайнем нижнем положении вилки 7 по сигналу системы управления происходит открытие створок 10 схватов 9 и укладка рыбы 16 на конвейер 18 в заданное положение. When the actuator 3 moves, the rod 5 enters the wave cavity of the cam 2, thereby lowering the fork 7 on the conveyor 18. In the extreme lower position of the fork 7, according to the signal of the control system, the shutters 10 of the grips 9 are opened and the fish 16 is placed on the conveyor 18 in a predetermined position.

Claims

INDUSTRIAL ROBOT, comprising a housing, a main mechanical arm with articulated tongs, rotatable relative to the housing about a vertical axis, actuators for rotating the main mechanical arm around a vertical axis, rotation of the gripper and movement of the gripper flaps, as well as an analyzer sensor associated with the control system and drives, characterized in that it contains additional mechanical arms evenly spaced around the vertical axis, similar to the main and kinematically connected with the drive Ia, with their oscillation in the vertical plane, wherein the housing further configured undulating cam adapted to cooperate with each mechanical arm.