RU2752349C1 - Automated moving machine - Google Patents
Automated moving machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752349C1 RU2752349C1 RU2020131306A RU2020131306A RU2752349C1 RU 2752349 C1 RU2752349 C1 RU 2752349C1 RU 2020131306 A RU2020131306 A RU 2020131306A RU 2020131306 A RU2020131306 A RU 2020131306A RU 2752349 C1 RU2752349 C1 RU 2752349C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- machine
- working mechanism
- carriage
- unit
- movable carriage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q9/00—Arrangements for supporting or guiding portable metal-working machines or apparatus
Abstract
Description
Изобретение относится к области оборудования, в частности к автоматизированным, переносным, малогабаритным, универсальным станкам, предназначенным для выполнения типовых операций: сверления, рассверливания, зенкования, шлифования, покраски и удаления материала фрезой, разрезания фигур различной сложности, размеров и форм таких поверхностей, как ткань любой плотности, древесина, металл, картон, бумага, пленка любой плотности, композиционный материал и т.п.The invention relates to the field of equipment, in particular to automated, portable, small-sized, universal machines designed to perform typical operations: drilling, reaming, countersinking, grinding, painting and removing material with a cutter, cutting figures of varying complexity, sizes and shapes of surfaces such as fabric of any density, wood, metal, cardboard, paper, film of any density, composite material, etc.
Известен инструментальный станок (патент RU №2016720, МПК B23K 7/10, опубл. 30.07.1994), содержащий рабочий механизм. Дополнительно содержит смонтированную на основании станину с продольными направляющими, расположенную на направляющих подвижную каретку с захватами обрабатываемой поверхности и с приводом перемещения каретки вдоль продольных направляющих станины, смонтированную на основании портальную стойку с поперечной балкой, установленную с возможностью перемещения вдоль поперечной балки каретку с вертикальной направляющей, и рабочий механизм с приводом перемещения по вертикали. Инструментальный станок дополнительно снабжен базовым упором обрабатываемой поверхности. Привод вертикального перемещения рабочего механизма выполнен в виде силового цилиндра, закрепленного на каретке поперечной балки, снабженного фиксатором с направляющими роликами и закрепленной на штоке цилиндра тягой с отверстие. Вертикальная направляющая выполнена в виде штанги, смонтированной с возможностью осевого перемещения в направляющих роликах фиксатора и отверстий тяги силового цилиндра по ходовой посадке и снабженной упорными элементами. Рабочий механизм выполнен в виде плазмотрона, жестко закрепленного на вертикальной направляющей, снабженного дистанционной втулкой и подпружиненного относительно тяги.Known tooling machine (patent RU No. 2016720, IPC
Недостатками инструментального станка являются:The disadvantages of a tooling machine are:
- ограниченная функциональная возможность инструментального станка, связанная с тем, что ограничена в передвижении;- limited functionality of the tool machine, due to the fact that it is limited in movement;
- ограниченные размеры обрабатываемой поверхности из-за системы захвата обрабатываемой поверхности.- limited dimensions of the processed surface due to the system of gripping the processed surface.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является инструментальный станок (патент US 2018/333816А, МПК B23Q 9/00, B23Q 17/24, G05B 19/409, опубл. 17.05.2018), содержащий корпус, предназначенный для установки на нем рабочего механизма, блока управления, приводного блока, устройства локализации и источника питания. Дополнительно инструментальный станок содержит устройство детектирования. Корпус представляет собой опорную пластину, выполненную с возможностью установки блока управления и приводного блока. Рабочий механизм установлен сбоку корпуса. Рабочий механизм включает в себя статорную часть; шпиндель, определяющий рабочую ось обработки поверхности; и модульную насадку, подходящую для соединения со шпинделем для того, чтобы поворачиваться вокруг рабочей оси обработки. Модульная насадка представляет собой буровое долото, сверло, режущее устройство. Блок управления включает в себя пульт управления, соединенный с рабочим механизмом и с ведущими колесами, и снабженный средствами памяти и интерфейса, такими как порт USB, посредством которого пользователь вводит и хранит в упомянутой памяти параметры удаления. Блок управления содержит в себе микрокомпьютер на базе компьютерной платформы Arduino или Raspberry, и может быть пригоден для оперативного соединения и обмена данными через кабель или другое средство с внешним электронным вычислителем, таким как, например, общий компьютер. Блок управления предназначен для управления независимо друг от друга приводными колесами вдоль оси обработки. Приводной блок включает в себя три приводных колеса, имеющих главные оси вращения, которые расположены на одинаковом угловом расстоянии друг от друга при приблизительно 120°. Каждое приводное колесо включает в себя основной корпус, элементы качения, электродвигатель. Основной корпус выполнен предпочтительно практически цилиндрический, имеющий ось удлинения, почти совпадающую с осью вращения и пригодную для вращения вокруг одной и той же оси. Элементы качения, свободно подвешенные на боковой поверхности основного корпуса так, что они входят между основным корпусом и обрабатываемой поверхностью. Электродвигатель - электрический, подходящий для управления вращением основного корпуса вокруг оси. Устройство локализации представляет собой кабель локализации. Кабель локализации может быть полимерным или металлическим кабелем. Устройство локализации содержит опорную часть и участок локализации. Опорная часть содержит основание, указательное устройство и соединительное устройство. Основание определяет, по меньшей мере, одну опорную поверхность, совместимую с обрабатываемой поверхностью. Указательное устройство содержит излучатель, подходящий для маркировки одной или нескольких точек на обрабатываемой поверхности. Излучатель представляет собой лазерное устройство или множество светодиодов, подходящих для фокусировки луча света в одной или более точках обрабатываемой поверхности. Соединительное устройство служит для обеспечения разъемного соединения между основанием и обрабатываемой поверхностью. Соединительное устройство - тиски известного типа, пригодные для открывания или закрывания с тем, чтобы устойчиво прикрепить устройство локализации к обрабатываемой поверхности. Участок локализации соединен или находится за одно целое с опорной частью. Участок локализации соединен с рабочим механизмом с помощью кабелем локализации и/или кабелем детектирования, который подходит для обеспечения расположения модульной насадки на обрабатываемой поверхности. Участок локализации представляет собой башню переменной высоты, пригодную для приема или освобождения кабеля локализации или детектирующего кабеля. Причем длина освобожденного кабеля равна расстоянию между рабочим механизмом и участком локализации. Детектирующее устройство расположено на верхней части инструментального станка. Детектирующее устройство пригодно для приема или освобождения, по меньшей мере, одного детектирующего кабеля. Детектирующий кабель может быть полимерным или металлическим кабелем. Устройство детектирования электрически соединено с блоком управления, так что оно обменивается информацией с ним.The closest in technical essence and the achieved result is a tool machine (US patent 2018 / 333816A, IPC
Недостатками инструментального станка являются:The disadvantages of a tooling machine are:
- ограниченная функциональная возможность инструментального станка, связанная с тем, что необходимо калибровать инструментальный станок перед выполнением каждой операции над обрабатываемой поверхностью, это связано с необходимостью определения границ обрабатываемой поверхности и с определением первоначальной опорной точки для установки инструментального станка;- limited functionality of the tooling machine, associated with the fact that it is necessary to calibrate the tooling machine before performing each operation on the machined surface, this is due to the need to determine the boundaries of the machined surface and to determine the initial reference point for installing the tooling machine;
- сложность в эксплуатации, связанная с многоступенчатым налаживанием инструментального станка. Многоступенчатое налаживание включает в себя обязательное кабельное крепление к первоначальной опорной точке обрабатываемой поверхности, приводящее к ограничению скорости перемещения инструментального станка, так как устройство локализации должно создавать и поддерживать натяжение кабеля, а ускорение инструментального станка не должно повалить устройство локализации или оборвать кабель;- the complexity of operation associated with the multistage adjustment of the tool machine. Multi-stage adjustment includes mandatory cable attachment to the initial reference point of the machined surface, leading to limiting the speed of movement of the tooling machine, since the localization device must create and maintain the cable tension, and the acceleration of the tooling machine must not knock down the localizer or break the cable;
- ограниченные функциональные возможности, связанные с ограниченными размерами обрабатываемой поверхности. Увеличение размера обрабатываемой поверхности требует усовершенствования устройства локализации и детектирования в инструментальном станке, в которых необходимо размещать кабель локализации и/или детектирования большей длины, а увеличение длины кабеля влечет за собой его провисание под действием сил гравитации и увеличивает парусность;- limited functionality associated with the limited dimensions of the processed surface. An increase in the size of the processed surface requires an improvement in the localization and detection device in the tooling machine, in which it is necessary to place a localization and / or detection cable of a greater length, and an increase in the cable length entails its sagging under the action of gravitational forces and increases windage;
- низкая точность работы инструментального станка и ограниченное перемещение, сложно управлять траекторией обработки поверхности. Инструментальный станок механически прикреплен к обрабатываемой поверхности, а обрабатываемая поверхность чувствительна к механическому воздействию, такому как вибрация или случайное задевание устройств локализации и детектирования человеком, вследствие этого происходит сбой настроек, неточность работы инструментального станка и происходит порча обрабатываемой поверхности.- low precision of the tool machine and limited movement, it is difficult to control the trajectory of surface treatment. The tooling machine is mechanically attached to the machined surface, and the machined surface is sensitive to mechanical stress, such as vibration or accidental touching of localization and detection devices by a person, as a result of which settings fail, inaccurate operation of the tooling machine and damage to the machined surface occurs.
- неравномерно распределена нагрузка между колесами вследствие бокового расположения рабочего механизма, также боковое размещение рабочего механизма приводит к смещению модульной насадки от оси обработки поверхности и как следствие неточность обработки поверхности;- the load is unevenly distributed between the wheels due to the lateral arrangement of the working mechanism, also the lateral arrangement of the working mechanism leads to displacement of the modular nozzle from the axis of surface treatment and, as a consequence, inaccuracy of surface treatment;
- отсутствует функции динамического контроля степени давления инструментального станка на обрабатываемую поверхность;- there is no function of dynamic control of the degree of pressure of the tool machine on the machined surface;
- не обеспечивается контроль параметров обработки, и определения местоположения инструментального станка в режиме реального времени, что приводит к отклонению обработки поверхности от заданной траектории и высокой вероятности порчи обрабатываемой поверхности.- control of processing parameters and determination of the location of the tool machine in real time is not provided, which leads to a deviation of the surface treatment from the specified trajectory and a high probability of damage to the processed surface.
Техническими задачами изобретения являются создание надежного автоматизированного подвижного станка для выполнения типовых операций по обработке поверхностей, обеспечивающего точность обработки поверхности по заранее запланированной траектории, и позволяющего контролировать параметры обработки и определять положение станка в режиме реального времени, а также увеличение скорости обработки поверхности, упрощение и усовершенствование конструкции инструментального станка, расширение функциональных возможностей инструментального станка.The technical objectives of the invention are to create a reliable automated movable machine tool for performing typical operations for surface treatment, ensuring the accuracy of surface treatment along a pre-planned trajectory, and allowing you to control the processing parameters and determine the position of the machine in real time, as well as to increase the speed of surface treatment, simplify and improve design of a tooling machine, expanding the functionality of a tooling machine.
Технические задачи решаются автоматизированным подвижным станком, содержащим установленные на опорной пластине рабочий механизм для обработки поверхности материала, приводной блок для перемещения станка по обрабатываемой поверхности, выполненный из трех моторов, связанных с тремя омниколесами, устройство локализации, выполненное с возможностью сканирования обрабатываемой поверхности и определения расстояния до препятствий, источник питания и блок управления, соединенный с приводным блоком, рабочим механизмом и устройством локализации.Technical tasks are solved by an automated movable machine containing a working mechanism installed on a base plate for processing the surface of the material, a drive unit for moving the machine along the surface to be treated, made of three motors connected to three omni-wheels, a localization device made with the ability to scan the surface to be processed and determine the distance to obstacles, power supply and control unit connected to the drive unit, working mechanism and localization device.
Новым является то, что рабочий механизм выполнен в виде основания, блока резки с модульной насадкой, размещенной в цанговом патроне, и блока перемещения, включающего в себя неподвижную платформу, соединенную с нижней подвижной кареткой, и верхнюю подвижную каретку, связанную с нижней кареткой посредством пружины с возможностью прижима упомянутой модульной насадки к обрабатываемой поверхности с динамическим контролем степени давления посредством взаимодействия датчика Холла, установленного на нижней каретке, и магнита, установленного на верхней каретке, при этом упомянутые основание и неподвижная платформа соединены тремя направляющими валами, размещенными в линейных подшипниках, которые установлены на упомянутых каретках, а цанговый патрон модульной насадки закреплен на нижней подвижной каретке, причем на нижней подвижной каретки установлены первый шаговый двигатель для перемещения блока перемещения вдоль оси перемещения и второй шаговый двигатель для вращения модульной насадки вокруг оси перемещения, основание рабочего механизма закреплено в центре опорной пластины с обеспечением равномерного распределения нагрузки между омниколесами, а устройство локализации выполнено в виде лидара.What is new is that the working mechanism is made in the form of a base, a cutting unit with a modular nozzle placed in a collet chuck, and a movement unit including a fixed platform connected to the lower movable carriage and an upper movable carriage connected to the lower carriage by means of a spring with the possibility of pressing said modular nozzle to the surface to be treated with dynamic control of the degree of pressure through the interaction of a Hall sensor mounted on the lower carriage and a magnet mounted on the upper carriage, while said base and stationary platform are connected by three guide shafts placed in linear bearings, which are installed on the said carriages, and the collet chuck of the modular nozzle is fixed on the lower movable carriage, and the first stepper motor is installed on the lower movable carriage to move the movement unit along the movement axis and the second stepper motor to rotate the modular nozzle around the axis of movement, the base of the working mechanism is fixed in the center of the base plate to ensure uniform distribution of the load between the omni-wheels, and the localization device is made in the form of a lidar.
Также новым является то, что автоматизированный подвижный станок снабжен по меньшей мере одним осевым инерциальным измерительным модулем, размещенным на рабочем механизме и включающим акселерометр, гироскоп и магнитометр.Also new is the fact that the automated movable machine is equipped with at least one axial inertial measuring module located on the working mechanism and including an accelerometer, a gyroscope and a magnetometer.
Также новым является то, что автоматизированный подвижный станок снабжен динамиком, встроенным в блок управления и имеющим возможность сообщения информации о работе станка.Also new is the fact that the automated movable machine is equipped with a speaker built into the control unit and having the ability to communicate information about the operation of the machine.
Также новым является то, что автоматизированный подвижный станок снабжен по меньшей мере одним светодиодом, имеющим возможность сигнализировать о состоянии станка.Also new is that the automated movable machine is equipped with at least one LED capable of signaling the state of the machine.
Также новым является то, что автоматизированный подвижный станок снабжен по меньшей мере тремя дальномерами, имеющими возможность фиксации обрабатываемой поверхности под омниколесами.Also new is the fact that the automated movable machine is equipped with at least three rangefinders, which have the ability to fix the work surface under the omniwheels.
На фиг. 1 показан в изометрической проекции автоматизированный подвижный станок на обрабатываемой поверхности. На фиг. 2 изображен профиль автоматизированного подвижного станка. На фиг. 3 изображен в изометрической проекции рабочий механизм автоматизированного подвижного станка. На фиг. 4 изображен профиль рабочего механизма автоматизированного подвижного станка.FIG. 1 shows an isometric view of an automated movable machine on a work surface. FIG. 2 shows the profile of an automated movable machine. FIG. 3 shows an isometric view of the working mechanism of an automated movable machine. FIG. 4 shows the profile of the working mechanism of an automated movable machine.
Автоматизированный подвижный станок содержит установленные на опорной пластине 1 (фиг. 1, 2) рабочий механизм 2 (фиг. 1-4) для обработки поверхности материала, блок управления 3 (фиг. 1, 3, 4), приводной блок (на фиг. 1-4 не показан) для перемещения станка по обрабатываемой поверхности, устройство локализации 4 (на фиг. 1) и источник питания (на фиг. 1-4 не показан).The automated movable machine contains installed on the base plate 1 (Fig. 1, 2) working mechanism 2 (Fig. 1-4) for processing the material surface, control unit 3 (Fig. 1, 3, 4), drive unit (in Fig. 1-4 not shown) to move the machine over the surface to be treated, the localization device 4 (in Fig. 1) and the power source (not shown in Figs. 1-4).
Рабочий механизм 2 выполняет любую обработку поверхности 5 (фиг. 1, 2): разрезание фигур различной сложности, размеров и форм, высверливание отверстий, шлифование, покраска и удаление материала фрезой.
Обрабатываемой поверхностью 5 может быть ткань, древесина, металл, картон, бумага, композиционный материал и любая другая поверхность.The surface to be treated 5 can be fabric, wood, metal, cardboard, paper, composite material, and any other surface.
Рабочий механизм 2 выполнен в виде основания 6, блока резки 7 (фиг. 4) и блока перемещения 8 (фиг. 3, 4).The working
Основание 6 рабочего механизма закреплено в центре опорной пластины 1 станка.The
Рабочий механизм 2 соединен с опорной пластиной 1 путем прикрепления основания 6 рабочего механизма винтами к опорной пластине 1. Используются любые подходящие винты, например, винты М3×15.The working
При этом блок перемещения 8 включает в себя верхнюю подвижную каретку 9 (фиг. 2, 3, 4) и неподвижную платформу 10 (фиг. 3, 4).In this case, the
При этом на неподвижную платформу 10 установлена нижняя подвижная каретка 11 (фиг. 3), связанная с верхней кареткой 9 (фиг. 2, 3, 4) посредством пружины 12 (фиг. 2, 3, 4) для прижима модульной насадки 13 (фиг. 2, 3, 4) блока резки 7. Это позволяет станку обладать функцией динамического контроля степени давления рабочего механизма 2 на обрабатываемую поверхность 5.In this case, a lower movable carriage 11 (Fig. 3) is installed on the
Степень давления определяется путем анализа расстояния между двумя каретками 9 и 11 при помощи датчика холла 14 (фиг. 4) на нижней каретке 11 и магнита 15 (фиг. 4) на верхней каретке 9. Таким образом, происходит контроль в режиме реального времени силы давления рабочего механизма 2 на обрабатываемую поверхность 5, и в случае обработки неровной поверхности 5 станок компенсирует перепады высот и давления прямо в процессе обработки поверхности 5.The degree of pressure is determined by analyzing the distance between the two
На нижнюю подвижную каретку 11 установлены два шаговых двигателя 16 (фиг. 2, 3, 4) и 17 (фиг. 2, 3, 4).Two stepper motors 16 (Figs. 2, 3, 4) and 17 (Figs. 2, 3, 4) are installed on the lower
Первый шаговый двигатель 16 установлен при помощи ходового винта (на фиг. 1-4 не показан) в статично закрепленной на неподвижной платформе 10 ходовой гайки (на фиг. 1-4 не показан). Первый шаговый двигатель 16 управляет перемещением блока перемещения 8 вдоль оси перемещения 18 (фиг. 2) рабочего механизма 2.The
Второй шаговый двигатель 17 отвечает за вращение модульной насадки 13 на рабочем механизме 2 вокруг оси перемещения 18. За счет установки приводного ремня (на фиг. 1-4 не показан) во втором шаговом двигателе 17, происходит передача момента вращения с установленного на оси 18 приводного шкива (на фиг. 1-4 не показан) на ось перемещения 18 рабочего механизма 2.The
В качестве шаговых двигателей 16 и 17 используют любой известный, например, SY42STH33-1334 В типоразмера NEMA 17, выпускаемый Son-yang Machinery&Electronics, или 17HS4401S.As the
Для перемещения рабочего механизма 2 вдоль оси перемещения 18 станок снабжен тремя направляющими валами 19 (на фиг. 2, 3, 4).To move the working
Для плавной работы рабочего механизма 2 в каретки 9 и 11 установлены линейные подшипники (на фиг. 1-4 не показаны). Используют любые известные, например, LM8UU в количестве шесть штук, по три штуки на каждую из подвижных кареток в соответствии с количеством направляющих.For smooth operation of the working
Модульная насадка 13 закреплена в блоке резки 7 с помощью вала крепления (цангового патрона) 20 (на фиг. 2, 3, 4), установленного на нижнюю подвижную каретку 11.The
Модульная насадка 13 может быть, как фреза, нож, сверло, диск, сопло. Выбор модульной насадки 13 зависит от обрабатываемой поверхности 5.The
Блок управления 3 (на фиг. 1, 2) станка включает одноплатный микрокомпьютер и микроконтроллер, которые общаются между собой посредством проводов. Предпочтительнее использование одноплатных микрокомпьютеров таких как Raspberry Pi, odroid, odyssey-x86 вместе с микроконтроллерами такими как Arduino или stm32.The control unit 3 (in Fig. 1, 2) of the machine includes a single-board microcomputer and a microcontroller, which communicate with each other through wires. It is preferable to use single board microcomputers such as Raspberry Pi, odroid, odyssey-x86 together with microcontrollers such as Arduino or stm32.
Блок управления 3 присоединен с приводным блоком, рабочим механизмом 2 и с устройством локализации 4 любой известной электрически-проводимой средой, например, USB или другим проводным кабелем, для обмена информацией.The
В памяти блока управления 3 станка содержатся данные, которые связаны с любым типом движения (линейным, угловым, арочным, эллиптическим, ускорение, торможение, вращение и т.д.).The memory of the
Блок управления 3 поддерживает связь с ЭВМ при помощи любого известного беспроводного способа передачи информации, например, WiFi, Bluetooth, IrDA, передача по радиочастотному каналу и др., или проводного.The
После получения данных о необходимых манипуляциях над обрабатываемой поверхностью 5 станок не нуждается в постоянном соединении с удаленной ЭВМ, что позволяет станку в штатном режиме закончить работу при потере соединения с удаленной ЭВМ, и отключения электропитания производства в целом.After receiving data on the necessary manipulations over the processed
Блок управления 3 выполнен с возможностью использовать ранее построенную маршрутную карту обработки поверхности 5. В связи с этим пропадает необходимость постоянной калибровки станка после смены обрабатываемой поверхности 5, например, с металла на картон.The
Приводной блок выполнен по меньшей мере из трех моторов 21', 21'', 21'' (на фиг. 2) и трех омниколес 22', 22'', 22''' (на фиг. 1, 2). Приводной блок отвечает за перемещение станка по обрабатываемой поверхности 5. Приводной блок соединен с блоком управления 3 и прикреплен к опорной пластине 1 посредством любой электропроводной средой (проводами), питание на шаговые двигатели 16 и 17 подается тоже проводами.The drive unit is made of at least three
Омниколеса 22', 22'', 22''' представляют собой конструкцию в виде диска, на котором смонтировано несколько роликов на протяжении всей окружности колеса, ось вращения которых совпадает с направлением колеса. Таким образом колеса 22', 22'', 22''' обеспечивают перемещение станка в любых направлениях.Omniwheels 22 ', 22' ', 22' '' are a design in the form of a disk, on which several rollers are mounted along the entire circumference of the wheel, the axis of rotation of which coincides with the direction of the wheel. Thus, the wheels 22 ', 22' ', 22' '' ensure the movement of the machine in any direction.
Омниколеса 22', 22'', 22''' установлены на оси вращения моторов 21', 21'', 21''' и расположены под одинаковым углом относительно общего центра, 120 градусов.Omniwheels 22 ', 22' ', 22' '' are mounted on the rotation axis of motors 21 ', 21' ', 21' '' and are located at the same angle relative to the common center, 120 degrees.
Нагрузка между омниколесами 22', 22'', 22''' распределена равномерно вследствие того, что рабочий механизм 2 установлен в центре станка. Таким образом, при оказании давления станка на обрабатываемую поверхность 5 корпус станка поднимается симметрично, таким образом, сила сцепления с обрабатываемой поверхностью 5 у всех колес 22', 22'', 22''' равна, что обеспечивает повышенную точность перемещения. Также, установка в центре обеспечивает возможность вращения станка вокруг оси 18 без смещения модульной насадки 13 рабочего механизма 2 относительно обрабатываемого материала 5.The load between the omni-wheels 22 ', 22' ', 22' '' is evenly distributed due to the fact that the working
В качестве моторов 21', 21'', 21''' используются асинхронные двигатели постоянного тока с сенсорной системой любые известные, например, МРБ42, выпускаемые компанией "Электропривод". Благодаря системе управления основанной на трех независимых обмотках и трех разнесенных на 120 градусов датчиках холла обеспечивается точное управление скоростью вращения в широком диапазоне управление скоростью вращения моторами 21', 21'', 21''', а, следовательно, увеличивается точность и скорость обработки поверхности 5 станком. Также, из-за особенности конструкции, асинхронные двигатели постоянного тока обладают повышенной износостойкостью в сравнении шаговыми и синхронными двигателями постоянного тока, которые используются в аналогах, что приводит к более надежной работе станка.As motors 21 ', 21' ', 21' '' are used asynchronous DC motors with a sensor system, any known, for example, MRB42, produced by the company "Electroprivod". Thanks to the control system based on three independent windings and three spaced 120 degrees hall sensors, precise control of the rotation speed in a wide range is provided, the rotation speed of the motors 21 ', 21' ', 21' 'is controlled, and, consequently, the accuracy and speed of surface treatment is increased 5 machine. Also, due to the design features, asynchronous DC motors have increased wear resistance in comparison with stepper and synchronous DC motors, which are used in analogues, which leads to more reliable operation of the machine.
В качестве устройства локализации 4 (на фиг. 2-4 показан схематично) установлен лидар, что позволяет станку работать автономно. Устройство локализации 4 установлено предпочтительно в верхней части станка с возможностью установки в любом месте по необходимости с помощью четырех винтов М3×5.A lidar is installed as a localization device 4 (shown schematically in Figs. 2-4), which allows the machine to operate autonomously. The
Применяют любой известный лидар, например, Rplidar A3, выпускаемый SLAMTEC.Any known lidar is used, for example, the Rplidar A3, manufactured by SLAMTEC.
С помощью устройства локализации 4 станок сканирует обрабатываемую поверхность 5 и определяет расстояния до препятствий вокруг себя по плоскости XY, что увеличивает точность и качество выполнения работ станком.With the help of the
На станке установлена автономная система питания (на фиг. 1-4 не показана), в роли которой могут выступать любые аккумуляторы. С помощью такой системы питания станок работает без внешнего питания от сети несколько часов.An autonomous power system is installed on the machine (not shown in Figs. 1-4), which can be any batteries. With the help of such a power system, the machine works without external power from the mains for several hours.
Станок подъезжает на установленную рядом с обрабатываемой поверхностью 5 зарядную станцию (на фиг. 1-4 не показана), которую может найти как в автоматическом режиме, так и по данным, заданными пользователем вручную.The machine drives up to a charging station (not shown in FIGS. 1-4) installed near the surface to be treated 5, which can be found both in automatic mode and according to data set manually by the user.
Станок снабжен по меньшей мере одним девяти осевым инерциальным измерительным модулем 23 - IMU (на фиг. 1-4), размещенным на рабочем механизме и включающим акселерометр, гироскоп и магнитометр. Осевой инерциальный измерительный модуль закреплен винтом М3×5 и гайкой. Снимает показания линейных ускорений станка в трех осях, угловых скоростей в трех осях и направление магнитных линий в трех осях.The machine tool is equipped with at least one nine-axis inertial measuring module 23 - IMU (in Figs. 1-4), located on the working mechanism and including an accelerometer, a gyroscope and a magnetometer. The axial inertial measuring module is secured with an M3 × 5 screw and a nut. It takes readings of linear acceleration of the machine in three axes, angular velocities in three axes and the direction of magnetic lines in three axes.
Станок содержит динамик (на фиг. 1-4 не показан), встроенный в блок управления 3. Динамик воспроизводит любые звуковые колебания, входящие в его возможности. Применяется для сообщения пользователю любой необходимой информации о работе и об ошибках станка.The machine contains a speaker (not shown in Figs. 1-4), built into the
Станок содержит по меньшей мере один светодиод 24 (на фиг. 2). В качестве светодиода применен rgb светодиод. Светодиод сигнализирует пользователю о состоянии станка с помощью цветовой индикации.The machine contains at least one LED 24 (in Fig. 2). An rgb LED is used as a LED. The LED signals the user about the state of the machine by means of color indication.
Станок содержит по меньшей мере три дальномера (на фиг. 1-4 не показан) для возможности фиксации обрабатываемой поверхности под омниколесами. Предпочтительно использование количества дальномеров кратное 3 т.е. 3, 6, 9 и т.д. Дальномеры препятствуют опрокидыванию (съезда) роботизированного инструментального станка с обрабатываемой поверхности 5. В качестве дальномеров применяют любые известные, например, инфракрасные.The machine contains at least three rangefinders (not shown in Figs. 1-4) for the possibility of fixing the treated surface under the omniwheels. It is preferable to use the number of rangefinders in multiples of 3 i.e. 3, 6, 9, etc. Rangefinders prevent the robotic tooling machine from overturning (driving off) from the surface to be processed 5. As rangefinders, any known, for example, infrared, are used.
Станок работает следующим образом.The machine works as follows.
Пользователь прописывает конкретную манипуляцию станку над обрабатываемой поверхностью 5. Например, вырезание над обрабатываемой поверхностью 5 - пленки для натяжных потолков.The user prescribes a specific manipulation of the machine over the
Задаются ключевые точки. За ключевые точки принимаются - препятствия, установленные на карте обрабатываемой поверхности 5 (реперные точки). Пользователь расставляет препятствия по периметру обрабатываемой поверхности 5 хаотичным несимметричным способомKey points are set. For key points are taken - obstacles set on the map of the processed surface 5 (reference points). The user places obstacles around the perimeter of the treated
Затем устанавливает станок на обрабатываемую поверхность 5.Then sets the machine on the
Станок сканирует обрабатываемую поверхность 5. Станок определяет свое местоположение на карте обрабатываемой поверхности 5 по совокупности данных, получаемых с датчиков: устройства локализации 4, одометрические данные движения омниколес 22', 22'', 22''', девяти осевого инерциального измерительного модуля 23. Использование комбинации различных датчиков позволяет компенсировать накапливающуюся со временем во время работы роботизированного инструментального станка ошибку вычисления местоположения с сохранением высокой скорости обновления позиции, тем самым повышается точность работы станка.The machine scans the machined
Далее станок с помощью блока управления 3, который с помощью программного обеспечения анализирует полученную информацию, производит построение маршрутной карты обработки поверхности 5.Next, the machine, using the
Далее блок управления 3 рассчитывает параметры работы станка, такие, как направление и скорость движения, величину давления рабочего механизма 2 на обрабатываемую поверхность 5.Further, the
Указанные параметры с ЭВМ поступают в блок управления 3 посредством беспроводного метода передачи информации.The specified parameters from the computer are fed to the
Далее станок выполняет непосредственно операцию.Further, the machine directly performs the operation.
Станок решает поставленные технические задачи - создание надежного автоматизированного станка для выполнения типовых операций по обработке поверхностей, обеспечивающего точность обработки поверхности по заранее запланированной траектории, и позволяющего контролировать параметры обработки и определять положение станка в режиме реального времени, а также увеличение скорости обработки поверхности, упрощение и усовершенствование конструкции станка, расширение функциональных возможностей станка.The machine solves the technical tasks set - the creation of a reliable automated machine for performing typical operations on surface processing, ensuring the accuracy of surface processing along a pre-planned trajectory, and allowing you to control processing parameters and determine the position of the machine in real time, as well as increase the speed of surface processing, simplify and improving the design of the machine, expanding the functionality of the machine.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131306A RU2752349C1 (en) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | Automated moving machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020131306A RU2752349C1 (en) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | Automated moving machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752349C1 true RU2752349C1 (en) | 2021-07-26 |
Family
ID=76989372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020131306A RU2752349C1 (en) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | Automated moving machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752349C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200331107A1 (en) * | 2019-04-18 | 2020-10-22 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Self-detecting apparatus for workpiece-origin, mobile machine tool having the same, and method for self-detecting workpiece-origin of mobile machine tool using the mobile machine |
RU211876U1 (en) * | 2022-05-11 | 2022-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Чайковский" | AUTOMATED STAND FOR CALIBRATION OF LIQUID AND FLUID MEDIA LEVEL MEASUREMENTS |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58120467A (en) * | 1982-01-14 | 1983-07-18 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | Vaccum sucking self-propelling operating machine |
EP1174212A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-23 | BAE SYSTEMS plc | Tool positioning system |
US20030120377A1 (en) * | 2001-12-26 | 2003-06-26 | Lockheed Martin Corporation | Machine for performing machining operations on a workpiece and method of controlling same |
RU2278769C2 (en) * | 2004-08-03 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" (ОАО "ЭЗТМ") | Tube thermal cutting apparatus |
US20180333816A1 (en) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Springa S.R.L. | Tool system and method of operation of said tool system |
RU2698015C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-08-21 | Николай Юрьевич Клюков | Holonomic welding tractor |
-
2020
- 2020-09-23 RU RU2020131306A patent/RU2752349C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58120467A (en) * | 1982-01-14 | 1983-07-18 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | Vaccum sucking self-propelling operating machine |
EP1174212A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-23 | BAE SYSTEMS plc | Tool positioning system |
US20030120377A1 (en) * | 2001-12-26 | 2003-06-26 | Lockheed Martin Corporation | Machine for performing machining operations on a workpiece and method of controlling same |
RU2278769C2 (en) * | 2004-08-03 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" (ОАО "ЭЗТМ") | Tube thermal cutting apparatus |
US20180333816A1 (en) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | Springa S.R.L. | Tool system and method of operation of said tool system |
RU2698015C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-08-21 | Николай Юрьевич Клюков | Holonomic welding tractor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200331107A1 (en) * | 2019-04-18 | 2020-10-22 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Self-detecting apparatus for workpiece-origin, mobile machine tool having the same, and method for self-detecting workpiece-origin of mobile machine tool using the mobile machine |
RU211876U1 (en) * | 2022-05-11 | 2022-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Чайковский" | AUTOMATED STAND FOR CALIBRATION OF LIQUID AND FLUID MEDIA LEVEL MEASUREMENTS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7112018B2 (en) | Automatic position-locking tool carrier apparatus and method | |
US11673252B2 (en) | Self-aligning tool guide | |
US4752160A (en) | Automated tool positioning system | |
CN107891694A (en) | A kind of Workpiece rotating device for digital-controlled carving machine | |
WO2015088611A1 (en) | Power drill alignment and depth measurement device | |
US20170239768A1 (en) | Machine tool | |
RU2752349C1 (en) | Automated moving machine | |
US10058939B1 (en) | Adapter to convert a 3-axis milling machine to a 5-axis milling machine | |
US11745327B2 (en) | Self-aligning tool guide | |
CN111727103A (en) | Device for positioning a workpiece and a tool relative to each other | |
CN108515200A (en) | A kind of drilling hole machine tool | |
JP7098728B2 (en) | Self-aligning tool guide | |
CN109676804A (en) | A kind of drilling robot | |
KR100807350B1 (en) | The head unit of milling machines | |
KR200492215Y1 (en) | Apparatus for precisely alignmenting working position of vetical multi-axis in multi-axis drilling machine | |
US20190219987A1 (en) | Cnc machining apparatus | |
JP3208902U (en) | Spindle case structure of NC milling machine | |
CN209699580U (en) | A kind of drilling robot | |
CN207757031U (en) | A kind of chamfering head precision lift system | |
CN110449633A (en) | A kind of drilling tool structure convenient for quickly adjusting height and angle and locking | |
IT201900016772A1 (en) | LOCATION DEVICE FOR MACHINE TOOL | |
CN109531712A (en) | A kind of plate drilling equipment with arcuate guide mechanism | |
CN211573385U (en) | AGV intelligence drilling dolly | |
CN102059367A (en) | Automatic feed drilling machine | |
CN113927302B (en) | Continuous drilling and reaming equipment for permanent magnet motor shell |