RU2718025C1

RU2718025C1 - Manipulation industrial robot

Info

Publication number: RU2718025C1
Application number: RU2019121283A
Authority: RU
Inventors: Екатерина Игоревна Щурова; Петр Германович Мазеин
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2020-03-30

Abstract

FIELD: robotics.

SUBSTANCE: robot comprises connected via hinge links with their drives, working element with tool, probes with spherical surfaces for control of links position by laser interferometer. Links are functionally divided into two groups, the first group is intended for transfer of the second group with the working element to the workpiece part processing point connected through the central hinge to the second group of links. Probes with spherical surfaces are fixed from above on the central hinge, and from below there is a device for attachment of links consisting of a support element with a drive. Support element comprises body with four rods rigidly installed on it from below, each with coaxially put on it spring and with coaxially located and sliding along this rod rigidly and coaxially fixed to each other by bushing, axial clamp and retainer, on which a head with an electromagnet and a hollow thin-wall sphere of spring ferromagnetic steel, which is filled with a thermoplastic ferromagnetic composite, are rigidly and coaxially fixed. On the head by one end heating and cooling elements are fixed, which by the other end are located in the sphere.

EFFECT: invention allows improving accuracy of workpiece machining due to increased accuracy of positioning and rigidity of links moved in the tool feed motion.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к робототехнике, а именно - к конструкции роботов манипуляционных промышленных, обеспечивающих перемещение рабочего органа в пространстве для резания инструментом заготовок при их механической обработке. Известны роботы манипуляционных промышленные, конструкции которых определены ГОСТ Р ИСО 8373-2014 «Роботы и робототехнические устройства. Термины и определения». Согласно стандарту, все виды таких роботов: «Декартов робот», «Цилиндрический робот», «Полярный (сферический) робот», «Подвесной робот маятникового типа» и «Шарнирный робот» снабжаются различными звеньями: «ногами», «руками» «запястьями» и сочленяющими их шарнирами, которые имеют большую по сравнению со станками податливость. Зачастую указанные роботы применяются в качестве обрабатывающих машин с компьютеризированными системами управления приводами звеньев, при этом рабочим органом становится устройство вращения режущих инструментов (фрез, сверл, абразивных кругов и т.д.) Вследствие действия сил резания робот манипуляционный промышленный, имеющий большую по сравнению со станками с компьютерными системами управления податливость, существенно уступают последним в точности, что и является недостатком таких роботов.The invention relates to robotics, namely, to the design of industrial manipulating robots that provide movement of the working body in space for cutting workpieces with a tool during their machining. Known industrial manipulating robots, the designs of which are defined by GOST R ISO 8373-2014 “Robots and robotic devices. Terms and Definitions". According to the standard, all types of robots such as Cartesian Robot, Cylindrical Robot, Polar (Spherical) Robot, Pendulum Suspended Robot and Articulated Robot are equipped with various links: legs, arms, wrists »And their hinges, which are more flexible than machine tools. Often, these robots are used as processing machines with computerized control systems for link drives, and the device for rotating cutting tools (mills, drills, abrasive wheels, etc.) becomes the working body. Due to the action of the cutting forces, an industrial manipulating robot, which has a large compared to for machines with computer control systems, flexibility is significantly inferior to the latter in accuracy, which is a drawback of such robots.

К числу наиболее распространенных устройств для повышения точности обработки роботами манипуляционными промышленными относятся устройства компенсации деформаций, например, за счет сигналов, связанных с величиной сил резания (патент США US 9110456. Robotic machining with а flexible manipulator Date of Patent: 18.08.2015). Однако расчет податливости от указанных сигналов все еще недостаточно формализован, в том числе по причине, постоянного изменения поверхностей сопряжения в шарнирах. Таким образом, применение данных устройств все еще не позволяет достичь такую же высокую точность обработки указанными роботами, которую обеспечивают станки, что и является недостатками этих роботов.Among the most common devices for improving the accuracy of processing by industrial robots are deformation compensation devices, for example, due to signals associated with the value of cutting forces (US patent US 9110456. Robotic machining with a flexible manipulator Date of Patent: 08/18/2015). However, the calculation of compliance from these signals is still not sufficiently formalized, including because of the constant change in the mating surfaces in the hinges. Thus, the use of these devices still does not allow to achieve the same high accuracy of processing by these robots, which is provided by the machines, which are the disadvantages of these robots.

Другим устройством, которое может быть применено для повышения точности фактического движения инструмента за счет снижения податливости роботов манипуляционных промышленных, является уменьшение количества звеньев и шарниров таких роботов и использование одновременно с ними других роботов, перемещающих заготовки. Этот подход осуществлен в устройстве с двумя роботами, первый из которых является обрабатывающим роботом, а второй перемещает заготовку в нужном направлении (RU 2475347, опубл. 20.02.2013). Однако при уменьшении числа звеньев обрабатывающего робота добавляются звенья от робота, который перемещает заготовку. Таким образом, общее число звеньев остается таким же, как и у аналогичного по количеству координат и размерам рабочей зоны робота манипуляционного промышленного. Несмотря на то, что податливость таких звеньев несколько уменьшается, поскольку имеется две монтажные поверхности опор, общее число звеньев и их деформации обуславливает снижение точности обработки по сравнению со станками. Исходя из этого, недостатком таких устройств является так же невысокая точность обработки.Another device that can be used to increase the accuracy of the actual movement of the tool by reducing the compliance of industrial robots is to reduce the number of links and hinges of such robots and use other robots to move the workpieces along with them. This approach is implemented in a device with two robots, the first of which is a processing robot, and the second moves the workpiece in the desired direction (RU 2475347, publ. 02.20.2013). However, as the number of links in the processing robot decreases, links from the robot that moves the workpiece are added. Thus, the total number of links remains the same as that of a similar manipulation industrial robot in terms of number of coordinates and size of the working area. Despite the fact that the flexibility of such links is somewhat reduced, since there are two mounting surfaces of the supports, the total number of links and their deformation leads to a decrease in machining accuracy compared to machines. Based on this, the disadvantage of such devices is also the low processing accuracy.

К числу промышленных роботов с пониженной податливостью можно отнести устройства с параллельной кинематикой. Одним из наиболее жестких роботов манипуляционных промышленных является Манипулятор-платформа (RU 2365488, опубл. 27.08.2009). Данное устройство имеет высокие механические характеристики, прежде всего - жесткость, и позволяет повысить точность обработки, однако недостатком таких устройств является то, что зона обработки данным устройством намного меньше, чем у традиционных роботов манипуляционных промышленных, например, шарнирных роботов.Among the industrial robots with reduced flexibility are devices with parallel kinematics. One of the toughest industrial handling robots is the Platform Manipulator (RU 2365488, published on 08.27.2009). This device has high mechanical characteristics, primarily rigidity, and allows to increase the accuracy of processing, however, the disadvantage of such devices is that the processing zone of this device is much smaller than that of traditional robotic manipulating industrial robots, for example, articulated robots.

К числу роботов с контролем положения рабочего органа относится робот манипуляционный промышленный, который может быть применен для повышения точности обработки, оснащенный средствами контроля в режиме реального времени посредством пробников (мишеней), устанавливаемых на последнем звене робота, и лазерного интерферометра (международный патент WO 2009026641 A1. «System and method for precise real-time control of position and orientation of tooling». International Filing Date: 28.08.2008).Among the robots with the control of the position of the working body is an industrial manipulating robot, which can be used to increase processing accuracy, equipped with real-time control means using probes (targets) mounted on the last link of the robot and a laser interferometer (international patent WO 2009026641 A1 “System and method for precise real-time control of position and orientation of tooling.” International Filing Date: 08/28/2008).

Однако недостатком данного робота промышленного манипуляционного является то, что корректирование управляющей программы происходит уже в процессе обработки заготовки с постоянно движущемся в движении подачи пробником, что требует высокоскоростной обратной цепи управления данным роботом и сопряжено с трудностями по обеспечению быстродействия в режиме реального времени. Отсутствие такой скорости обработки информации обуславливает снижение точности обработки в сравнении со станками, что и является недостатком данных устройств.However, the disadvantage of this industrial manipulation robot is that the adjustment of the control program occurs already in the process of processing the workpiece with a probe constantly moving in the feed movement, which requires a high-speed reverse control circuit for this robot and is fraught with difficulties in providing real-time performance. The absence of such a speed of information processing leads to a decrease in the accuracy of processing in comparison with machines, which is a drawback of these devices.

Наиболее близким аналогом данного изобретения является перемещающийся по поверхности заготовки станок с параллельной кинематикой, которая реализована в его ногах (европейский патент ЕР 2340144 В1 «Machine tool». Date of publication and mention: 27.08.2014). Согласно данному патенту станок в виде шагающего робота с параллельно работающими шестью ногами, каждая из которых представляет собой аналог звеньев роботов манипуляционных, перемещается по поверхности заготовки. Конец каждой ноги снабжен механизмами крепления к поверхности заготовки. Ноги удлиняются или сгибаются в шарнирах, что обеспечивает движение подачи рабочему органу в процессе обработки заготовки.The closest analogue of this invention is a parallel kinematics moving machine along the surface of the workpiece, which is implemented at its feet (European patent EP 2340144 B1 “Machine tool. Date of publication and mention: 08/27/2014). According to this patent, a machine in the form of a walking robot with six legs working in parallel, each of which is an analog of the links of manipulating robots, moves along the surface of the workpiece. The end of each leg is equipped with mechanisms for attaching to the surface of the workpiece. The legs are lengthened or bent in hinges, which ensures the movement of the feed to the working body in the process of processing the workpiece.

Недостатком данного устройства является его сложность - все ноги должны иметь достаточное количество звеньев и одновременно-управляемых приводов в шарнирах для обеспечения перемещения всех ног по сложнопрофильным поверхностям заготовок и зажимных приспособлений. Кроме того, совмещение в одних и тех же ногах функций как перемещения по заготовке и фиксации на ней, так и функций рабочей подачи, обуславливает снижение жесткости и точности позиционирования инструмента в системе заготовки. Данный недостаток связан и с необходимостью применения ног достаточно больших размеров, и большим количеством звеньев и шарниров в них для обеспечения перемещения по сложнопрофильной поверхности заготовки и зажимному приспособлению.The disadvantage of this device is its complexity - all legs must have a sufficient number of links and simultaneously-controlled drives in the hinges to ensure the movement of all legs on the complex surfaces of workpieces and clamping devices. In addition, the combination in the same legs of the functions of both moving along the workpiece and fixing on it, and the functions of the working feed, leads to a decrease in the rigidity and accuracy of positioning the tool in the workpiece system. This disadvantage is associated with the need to use legs of a sufficiently large size, and a large number of links and hinges in them to ensure movement along the complex surface of the workpiece and the clamping device.

Для ориентации присоединительных плоскостей робота к поверхности заготовки применяются сложные шарнирные системы типа шарнира Кука с присосками или магнитными системами в опорах. Однако все эти шарниры имеют зазоры в сопрягаемых поверхностях и поэтому их жесткость и точность относительно невысоки. Кроме того, опорные поверхности присосок или магнитов, как следует из рисунков имеют контактные поверхности в виде плоскостей и, таким образом, не могут повторять криволинейные профили фасонных поверхностей заготовок, в большинстве случаев они могут только касаться их в точках или по прямым линиям, что обуславливает недостаточно плотный и жесткий контакт этих опор с заготовками.To orient the connecting planes of the robot to the surface of the workpiece, complex hinge systems such as a Cook hinge with suction cups or magnetic systems in the supports are used. However, all these hinges have gaps in the mating surfaces and therefore their rigidity and accuracy are relatively low. In addition, the supporting surfaces of the suction cups or magnets, as follows from the figures, have contact surfaces in the form of planes and, therefore, cannot repeat the curved profiles of the shaped surfaces of the workpieces, in most cases they can only touch them at points or in straight lines, which causes insufficiently tight and hard contact of these supports with the workpieces.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение точности обработки заготовки роботами манипуляционными промышленными за счет повышения точности позиционирования и жесткости перемещаемых в движении подачи инструмента звеньев.The present invention is aimed at improving the accuracy of processing a workpiece by industrial handling robots by increasing the accuracy of positioning and rigidity of the links moved in the tool feed movement.

Техническая задача решается тем, что робот манипуляционный промышленный для обработки резанием, включает соединенные посредством шарниров звенья с их приводами, рабочий орган с инструментом, пробники со сферическими поверхностями для контроля положения звеньев лазерным интерферометром, устройство крепления звеньев на заготовке, но, согласно изобретения, указанные звенья функционально разделены на две группы: первая группа - для переноса второй группы вместе с рабочим органом к месту обработки участка заготовки, соединенная через центральный шарнир со второй группой звеньев, сверху на центральном шарнире закреплены пробники со сферическими поверхностями, снизу на центральном шарнире дополнительно установлено устройство крепления звеньев, состоящее из опорного элемента с приводом, опорный элемент включает корпус с жестко установленными на нем снизу четырьмя стержнями, каждый с соосно надетой на него пружиной и с соосно расположенными и скользящими вдоль этого стержня жестко и соосно закрепленными между собой втулкой, осевым зажимом и фиксатором, на фиксаторе, также жестко и соосно закреплены соединенные между собой головка с электромагнитом и полая тонкостенная сфера из пружинной ферромагнитной стали, заполненная термопластичным ферромагнитным композитом, на головке одним концом закреплены нагревающий и охлаждающий элементы, которые другим концом расположены в указанной сфере.The technical problem is solved by the fact that the industrial manipulating robot for cutting, includes hinged links with their drives, a working body with a tool, probes with spherical surfaces to control the position of the links with a laser interferometer, a device for attaching the links to the workpiece, but, according to the invention, said the links are functionally divided into two groups: the first group - to transfer the second group together with the working body to the place of processing of the workpiece section, connected through prices a hinge with a second group of links, probes with spherical surfaces are fixed on top of the central hinge, a link fixing device is additionally installed on the bottom of the central hinge, consisting of a support element with a drive, the support element includes a housing with four rods rigidly mounted on it from below, each coaxially worn on it by a spring and with coaxially located and sliding along this rod rigidly and coaxially fixed to each other by a sleeve, an axial clamp and a latch, on the latch, also the interconnected head with an electromagnet and a hollow thin-walled sphere made of spring ferromagnetic steel filled with a thermoplastic ferromagnetic composite are rigidly and coaxially fixed; heating and cooling elements are fixed to the head at one end, which are located at the other end in this sphere.

Существенным отличием робота манипуляционного промышленного шарнирного типа для обработки резанием поверхности заготовки является то, что он снабжается дополнительным периодически перемещаемым опорным элементом с фиксирующим механизмом переменной жесткости.A significant difference between the industrial manipulating articulated type robot for machining the surface of the workpiece is that it is equipped with an additional periodically movable support element with a locking mechanism of variable stiffness.

В предлагаемом техническом решении повышение точности обработки достигается тем, что рассматриваемый робот манипуляционный промышленный содержит центральный шарнир, который делит все звенья этого робота манипуляционного промышленного на две основные группы: группу переноса и группу обработки. На этом же шарнире установлен опорный элемент и пробники со сферическими поверхностями для контроля его положения посредством лазерного интерферометра до начала обработки выбранного участка. Звенья первой группы - группы переноса имеют большую длину и предназначены для переноса опорного элемента, пробников и звеньев второй группы - группы обработки к выбранной зоне обработки локального участка поверхности большой заготовки. Звенья второй группы - группы обработки имеют малую длину и вместе с установленным на них рабочим механизмом и инструментом предназначены для обработки выбранного локального участка поверхности этой заготовки. Для повышения точности обработки роботом манипуляционным промышленным опорный элемент фиксируется имеющимися на нем магнитными фиксаторами переменной жесткости на базирующей поверхности зажимного приспособления, или свободной от обработки в данный момент времени поверхности заготовки. Такое положение контролируется до начала обработки пробниками, установленными на центральном шарнире, и лазерным интерферометром. Поскольку звенья второй группы - группы обработки теперь фиксируются опорным элементом и при этом имеют малую длину и, следовательно, большую жесткость и точность перемещения, то обработка выполняется более точно, чем и достигается требуемый эффект.In the proposed technical solution, improving the accuracy of processing is achieved by the fact that the industrial handling robot under consideration contains a central hinge that divides all the links of this industrial handling robot into two main groups: transfer group and processing group. A support element and probes with spherical surfaces are installed on the same hinge to control its position by means of a laser interferometer before processing the selected area. The links of the first group - transfer groups have a large length and are designed to transfer the support element, probes and links of the second group - the processing group to the selected processing zone of the local surface area of the large workpiece. The links of the second group - processing groups are short and together with the working mechanism and tool mounted on them are designed to process the selected local surface area of this workpiece. To increase the accuracy of machining by a robotic industrial robot, the support element is fixed with magnetic clamps of variable stiffness on it on the base surface of the clamping device, or the surface of the workpiece free from processing at a given time. This position is monitored prior to processing by probes mounted on a central hinge and a laser interferometer. Since the links of the second group - processing groups are now fixed by the support element and at the same time have a short length and, therefore, greater rigidity and accuracy of movement, the processing is performed more accurately, which achieves the desired effect.

Таким образом, эффект повышения точности обработки достигается переносом функции установочной поверхности опоры робота манипуляционного промышленного с пола цеха на базирующую поверхность зажимного приспособления или поверхность заготовки, близко прилегающую к текущему локальному участку обрабатываемой поверхности заготовки. Такой перенос позволяет существенно сократить общую длину перемещающихся в процессе подачи инструмента звеньев данного робота, что и обеспечивает большую жесткость и точность позиционирования.Thus, the effect of increasing the machining accuracy is achieved by transferring the function of the mounting surface of the industrial robot support from the floor of the workshop to the base surface of the clamping device or the workpiece surface, which is adjacent to the current local area of the workpiece work surface. This transfer allows you to significantly reduce the total length of the links of the robot moving during the tool feed, which ensures greater rigidity and accuracy of positioning.

Изобретение иллюстрируется чертежами фиг. 1, 2, 3.The invention is illustrated in the drawings of FIG. 1, 2, 3.

На фиг. 1 показан общий вид робота манипуляционного промышленного.In FIG. 1 shows a general view of an industrial handling robot.

На фиг. 2 показано рабочее положение этого робота и его опорного элемента.In FIG. 2 shows the operating position of this robot and its supporting element.

На фиг. 3 показан фиксирующий механизм опорного элемента и справа деформация его полой тонкостенной сферы из пружинной ферромагнитной стали при закреплении ее на поверхности заготовки.In FIG. Figure 3 shows the locking mechanism of the support element and the deformation of its hollow thin-walled sphere of spring ferromagnetic steel when fixing it on the surface of the workpiece is shown on the right.

Робот манипуляционный промышленный (фиг. 1) состоит из собственно робота - манипулятора шарнирного типа с опорным элементом в исходном состоянии до начала обработки заготовки 1, закрепленной в зажимном приспособлении 3, в качестве которого могут использоваться типовые тиски или типовые прихваты. Дополнительный контроль положения опорного элемента данного робота осуществляется лазерным интерферометром 2. Такие элементы, как сам робот манипуляционный промышленный, зажимное приспособление 3, лазерный интерферометр 2, установлены на полу цеха или монтажной плите 4.The industrial manipulating robot (Fig. 1) consists of the actual robot — the articulated-type manipulator with the supporting element in the initial state before processing the workpiece 1, fixed in the clamping device 3, which can be used as a standard vice or standard hooks. Additional control of the position of the supporting element of this robot is carried out by a laser interferometer 2. Elements such as the industrial handling robot itself, clamping device 3, laser interferometer 2 are installed on the floor of the workshop or mounting plate 4.

На фиг. 2 показано рабочее положение рассматриваемого робота манипуляционного промышленного и его опорного элемента с фиксацией последнего на поверхности зажимного приспособления 3 и одновременно заготовки 1. На фиг. 3 показан один из четырех фиксирующих механизмов, принадлежащих опорному элементу, прикрепляемых к нижней поверхности его корпуса 18. Рассматриваемый робот манипуляционный промышленный (фиг. 1, 2), состоящий из опоры 5, соединенных шарнирами звеньев первой группы - группы переноса: 6, 7, 8, 9 с их приводами, звеньев второй группы - группы обработки: 12, 13, 14, 15 с их приводами, рабочего органа 16 с режущим инструментом 17, жестко и неподвижно устанавливается своей опорой 5 на установочной поверхности на полу цеха или монтажной плите 4, представляющей собой жесткий металлический лист. Опора 5 соединена поворотным шарниром со следующим звеном 6, далее аналогично соединяются звенья 7, 8 и 9. Все звенья 6-9 относятся к первой группе звеньев робота манипуляционного промышленного - группе переноса и являются типовыми для аналогичных роботов. На конце последнего звена 9 данной первой группы имеется центральный шарнир 10, на котором установлено звено 12 со своим приводом, являющееся первым звеном второй группы звеньев данного робота - группы обработки. Это звено 12 соединено также через последующий шарнир со своим приводом с последующим звеном 13 и так далее, подобно предыдущей группе звеньев, через шарниры соединены друг с другом последующие звенья 14 и 15 со своими приводами, относящиеся ко второй группе (группе обработки). На конце последнего звена 15 установлен рабочий орган 16, который представляет собой оснащенный двигателем привод вращения режущего инструмента 17. К таким инструментам относятся, например, фрезы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, абразивные головки и любые другие инструменты, которые обычно применяются на обрабатывающих роботах.In FIG. 2 shows the operating position of the industrial handling robot under consideration and its supporting element with fixing the latter on the surface of the clamping device 3 and at the same time the blank 1. In FIG. 3 shows one of the four locking mechanisms belonging to the support element, attached to the lower surface of its housing 18. The considered industrial handling robot (Fig. 1, 2), consisting of support 5, connected by hinges of the links of the first group - transfer group: 6, 7, 8, 9 with their drives, links of the second group - processing groups: 12, 13, 14, 15 with their drives, working body 16 with a cutting tool 17, is rigidly and motionlessly mounted with its support 5 on the mounting surface on the floor of the workshop or mounting plate 4 representing hard metal sheet. The support 5 is connected by a swivel joint to the next link 6, then links 7, 8 and 9 are similarly connected. All links 6-9 belong to the first group of links of a robotic industrial manipulation - transfer group and are typical for similar robots. At the end of the last link 9 of this first group there is a central hinge 10, on which the link 12 with its drive is installed, which is the first link in the second group of links of this robot - the processing group. This link 12 is also connected through a subsequent hinge to its drive with a subsequent link 13, and so on, like the previous group of links, through the hinges, the subsequent links 14 and 15 are connected to each other with their drives related to the second group (processing group). At the end of the last link 15, a working element 16 is installed, which is a motor-driven drive for rotating the cutting tool 17. These tools include, for example, mills, drills, countersinks, reamers, taps, abrasive heads and any other tools that are usually used on machining robots.

На центральном шарнире 10 (фиг. 2) с отдельным управляемым приводом также установлен опорный элемент, на корпусе которого 18 снизу установлено четыре фиксирующих механизма. Каждый из таких механизмов включает в себя четыре цилиндрических стержня 19 (фиг. 3), на которые соосно им установлено, соответственно, по одной пружине 20 (одна из четырех пружин на фиг. 2 условно изображена наполовину для показа внутри нее стержня 19). На свободных концах указанных четырех стержней 19 по другую сторону пружин 20 соосно каждому данному стержню закреплено, соответственно, по одному подвижному фиксирующему блоку устройств (фиг. 3).On the central hinge 10 (Fig. 2) with a separate controllable drive, a support element is also installed, on the housing of which 18 four fixing mechanisms are installed from below. Each of these mechanisms includes four cylindrical rods 19 (Fig. 3), on which one spring 20 is mounted coaxially with it (respectively, one of the four springs in Fig. 2 is conventionally shown half to show the rod 19 inside it). At the free ends of these four rods 19 on the other side of the springs 20 coaxially to each given rod is fixed, respectively, one movable locking unit of devices (Fig. 3).

Каждый такой фиксирующий блок устройств (фиг. 3) состоит из расположенных соосно стержню 19 втулки 21, жестко соединенной с осевым зажимом 22, с возможностью их совместного скольжения (при отключенном фиксаторе) по стержню 19 по посадке с зазором, и магнитного фиксатора. Каждый магнитный фиксатор состоит из электромагнита 23, установленного соосно на головку 24. На такой головке 24 соосно ей жестко закреплена полая тонкостенная сфера 25 из пружинной ферромагнитной стали. В головке 24 жестко закреплены нагревающий 27 и охлаждающий 28 элементы, которые выступают внутрь полой тонкостенной сферы 25 из пружинной ферромагнитной стали и имеют длину, обеспечивающую зазор между ними и внутренней поверхностью указанной полой сферы, такой, что при любой рабочей деформации этой сферы, она не касается указанных элементов. Нагревающий 27 и охлаждающий 28 элементы выполнены в виде стержней и подключены соответственно к источникам нагрева и охлаждения (на фиг. 3 не показано). Внутри указанная сфера 25 полностью заполнена термопластичным ферромагнитным композитом 26.Each such locking device block (Fig. 3) consists of a sleeve 21 arranged coaxially to the shaft 19, rigidly connected to the axial clamp 22, with the possibility of their joint sliding (with the latch off) along the landing shaft 19 with a gap, and a magnetic lock. Each magnetic latch consists of an electromagnet 23 mounted coaxially on the head 24. On such a head 24, a hollow thin-walled sphere 25 of spring ferromagnetic steel is rigidly fixed to it. The heating element 27 and the cooling element 28 are rigidly fixed in the head 24, which protrude into the hollow thin-walled sphere 25 made of spring ferromagnetic steel and have a length that provides a gap between them and the inner surface of the hollow sphere, such that, for any working deformation of this sphere, it does not concerns the specified elements. The heating 27 and cooling 28 elements are made in the form of rods and connected respectively to the sources of heating and cooling (not shown in Fig. 3). Inside, said sphere 25 is completely filled with thermoplastic ferromagnetic composite 26.

Кроме того, на указанном выше центральном шарнире 10 установлены типовые пробники со сферическими поверхностями 11 для дополнительного контроля положения указанного выше опорного механизма посредством типового лазерного интерферометра 2.In addition, typical probes with spherical surfaces 11 are mounted on the central hinge 10 above for additional control of the position of the aforementioned support mechanism by means of a typical laser interferometer 2.

Работа устройства реализуется следующим образом (фиг. 1, 2, 3).The operation of the device is implemented as follows (Fig. 1, 2, 3).

На первом этапе в процессе вспомогательного движения робот манипуляционный промышленный звеньями первой группы - группы переноса: 6, 7, 8, 9 переносит центральный шарнир 10, опорный элемент с его корпусом 18 и звенья второй группы - группы обработки 12, 13, 14, 15 к выбранной зоне обработки фрагмента поверхности заготовки 1 (фиг. 2). После этого включается нагревательный элемент 27 и нагревает термопластичный ферромагнитный композит 26 до температуры его размягчения. Поворотом всех шарниров звеньев первой группы и центральным шарниром 10 поворота опорного элемента робот устанавливает полые тонкостенные сферы 25 из пружинной ферромагнитной стали на базирующую поверхность зажимного приспособления 3, или на свободную от предполагаемой обработки поверхность заготовки 1, или, при необходимости, на обе эти поверхности одновременно. Такая установка сопровождается освобождением от закрепления на стержнях 19 осевых зажимов 22 и сжатием пружин 20 направляющими втулками 21 вдоль данных стержней 19 до установки полых тонкостенных ферромагнитных сфер 25 на поверхностях заготовки 1 или зажимного приспособления 3. В процессе сжатия пружин 20 одновременно произойдет и деформация полых тонкостенных сфер 25 из пружинной ферромагнитной стали и размягченного термопластичного ферромагнитного композита 26. Поверхности контакта сдеформированных полых тонкостенных ферромагнитных сфер 25 будут совпадать с соответствующими им участками поверхности заготовки 1, если они будут контактировать с ней или зажимного приспособления 3, если они будут контактировать с ним. Этим достигается условие контактирования по поверхностям, что и обеспечивает высокую жесткость всего крепления. После этого нагревательный элемент 27 выключается и включается охлаждающий элемент 28. При охлаждении до соответствующей температуры отвердения термопластичный ферромагнитный композит 26 затвердеет, он становится твердым и жестким, образуя с окружающей его сфедормированной полой тонкостенной сферой из пружинной ферромагнитной стали единую твердую конструкцию. После этого включается электромагнит 23, который создаст магнитное поле, пронизывающее термопластичный ферромагнитный композит 26 и металлическую полую тонкостенную ферромагнитную сферу 25. Последняя примагнитится к поверхности обрабатываемой металлической заготовки (1), если такая сфера 25 устанавливается на нее или примагнитится к поверхности металлического зажимного приспособления (3), если такая сфера 25 устанавливается на него. После закрепления указанных сфер включаются осевые зажимы 22, которые жестко зажимаются на стержнях 19 и, соответственно, жестко фиксируют на них магнитные фиксаторы и установленные на них полые тонкостенные ферромагнитные сферы (25) из пружинной ферромагнитной стали. Таким образом, весь опорный элемент при контакте с заготовкой 1 жестко фиксируется на поверхности этой заготовки, а при контакте с зажимным приспособлением 3 жестко фиксируется на нем.At the first stage, in the process of auxiliary motion, the industrial manipulating robot links the first group - transfer groups: 6, 7, 8, 9 transfers the central hinge 10, the supporting element with its body 18 and the links of the second group - processing groups 12, 13, 14, 15 to the selected processing zone of the surface fragment of the workpiece 1 (Fig. 2). After that, the heating element 27 is turned on and heats the thermoplastic ferromagnetic composite 26 to its softening temperature. By turning all the hinges of the links of the first group and the central hinge 10 of turning the support element, the robot sets hollow thin-walled spheres 25 of spring ferromagnetic steel on the base surface of the clamping device 3, or on the surface of the workpiece 1 free, or, if necessary, on both of these surfaces simultaneously . This installation is accompanied by the release of axial clamps 22 from the rods 19 and compression of the springs 20 by the guide bushings 21 along these rods 19 until the hollow thin-walled ferromagnetic spheres 25 are mounted on the surfaces of the workpiece 1 or clamping device 3. During the compression of the springs 20, deformation of the hollow thin-walled spheres 25 of spring ferromagnetic steel and softened thermoplastic ferromagnetic composite 26. Contact surfaces of deformed hollow thin-walled ferromagnetic spheres 25 will coincide with their corresponding surface sections of the workpiece 1, if they will be in contact with it or clamping device 3, if they will be in contact with it. This achieves the condition of contacting on surfaces, which ensures high rigidity of the entire mount. After that, the heating element 27 is turned off and the cooling element 28 is turned on. When cooled to the appropriate hardening temperature, the thermoplastic ferromagnetic composite 26 hardens, it becomes hard and rigid, forming a single solid structure with a spring-shaped hollow thin-walled sphere made of spring ferromagnetic steel. After that, the electromagnet 23 is turned on, which will create a magnetic field penetrating the thermoplastic ferromagnetic composite 26 and the metal hollow thin-walled ferromagnetic sphere 25. The latter will be magnetized to the surface of the metal workpiece (1), if such sphere 25 is mounted on it or magnetized to the surface of the metal clamping device ( 3) if such a sphere 25 is installed on it. After fixing these spheres, the axial clamps 22 are turned on, which are rigidly clamped on the rods 19 and, accordingly, rigidly fix magnetic clamps on them and hollow thin-walled ferromagnetic spheres (25) made of spring ferromagnetic steel mounted on them. Thus, the entire support element in contact with the workpiece 1 is rigidly fixed on the surface of this workpiece, and in contact with the clamping device 3 is rigidly fixed on it.

С целью обеспечения повышенной точности обработки может производиться дополнительный контроль положения указанного выше опорного элемента в системе координат заготовки 1. Такой контроль производится с помощью лазерного интерферометра 2 и типовых пробников 11, закрепленных на шарнире 10 (фиг. 2). Соответствующие параметры измерений как корректоры вводятся в управляющую программу обработки робота. После этого звенья второй группы - группы обработки выполняют необходимые движения подачи, и связанный с ними инструмент 17 производит обработку локального участка поверхности заготовки 1 с высокой точностью.In order to ensure increased processing accuracy, an additional control of the position of the above support element in the coordinate system of the workpiece 1 can be performed. Such control is carried out using a laser interferometer 2 and standard probes 11 mounted on a hinge 10 (Fig. 2). Corresponding measurement parameters as correctors are entered into the robot control program. After this, the links of the second group - processing groups perform the necessary feed movements, and the associated tool 17 processes the local surface area of the workpiece 1 with high accuracy.

По окончании такой обработки на следующем этапе работы робота манипуляционного промышленного производится отключение электромагнитов 23, и полые тонкостенные ферромагнитные сферы 25 освобождаются от закрепления на заготовке 1 или зажимном приспособлении 3 посредством звеньев первой группы - группы переноса: 5-9, центральный шарнир 10, опорный элемент, звенья второй группы - группы обработки: 12-15, рабочий орган 16 и режущий инструмент 17 переносятся на новую зону обработки заготовки 1. Далее работа повторяется в указанном выше порядке до обработки всей поверхности данной заготовки.At the end of such processing, at the next stage of operation of the industrial handling robot, the electromagnets 23 are turned off and the hollow thin-walled ferromagnetic spheres 25 are released from being fixed on the workpiece 1 or clamping device 3 by means of the links of the first group - transfer group: 5-9, central hinge 10, support element , the links of the second group - processing groups: 12-15, the working body 16 and the cutting tool 17 are transferred to a new processing zone of the workpiece 1. Next, the work is repeated in the above order before processing Ki the entire surface of this workpiece.

Таким образом, оснащение робота манипуляционного промышленного фиксирующим элементом жесткого беззазорного крепления части его устройств непосредственно на заготовке или на приспособлении, оснащение дополнительным устройством контроля положения такой части устройств до момента начала обработки позволяет повысить жесткость установки в пространстве звеньев такой части устройств, а именно, звеньев группы обработки этого робота, и повысить точность их позиционирования и связанного с ними инструмента в движении его подачи и, тем самым, достичь поставленной цели - повысить точность механической обработки предлагаемым в изобретении роботом манипуляционным промышленным.Thus, equipping the robot of the handling industrial with a fixing element of a rigid gapless fastening of part of its devices directly on the workpiece or on the fixture, equipping an additional device to control the position of such a part of the devices before the start of processing allows to increase the rigidity of installation in the space of the links of this part of the devices, namely processing of this robot, and to increase the accuracy of their positioning and the associated tool in the movement of its feed and, thereby, to achieve the goal - to increase the accuracy of machining proposed in the invention of a manipulating industrial robot.

Claims

An industrial manipulating robot for cutting, containing links connected by hinges with their drives, a working body with a tool, probes with spherical surfaces to control the position of the links with a laser interferometer, a device for attaching links to the workpiece, characterized in that these links are functionally divided into two groups, moreover, the first group is for transferring the second group together with the working body to the place of processing of the workpiece, connected through the central hinge from the second of the links, while the above mentioned probes with spherical surfaces are fixed on top of the central hinge, and the mentioned link fixing device consisting of a support element with a drive is installed on the bottom of the central hinge, while the support element comprises a housing with four rods rigidly mounted on it from below, each with a spring coaxially mounted on it and with a sleeve coaxially located and sliding along this rod rigidly and coaxially fixed to each other by a sleeve, an axial clamp and a latch, on which it is rigidly and with clearly fixed interconnected head with an electromagnet and a thin-walled hollow sphere made of spring steel ferromagnetic, ferromagnetic filled thermoplastic composite, wherein one end on a head mounted heating and cooling elements, which are arranged in the other end of said field.