SU1057267A1 - Промышленный робот - Google Patents

Abstract

ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ, содержащий механизмы выдвижени  и подъема руки, установленные на механизме поворота , состо щем из двух пневмоцилиндров , смонтированных на основании, и двух реек, жестко закрепленных на поршн х, пневмоцилиндррв и св занных с шестерней, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности позиционировани , рейки механизма поворота выполнены полыми, а каждый пневмоцилиндр механизма поворота снабжен управл емой винтовой парой, смонтированной внутри полой рейки, при этом гайка каждой винтовой пары жестко соединена с поршнем соответствуюшего пневмоцилиндр а.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к промышленным роботам, примен емым дл  выполнени  различных технологических операций. Известен промышленный робот, содержапий механизмы выдвижени  и подъема руки, установленные на механизме поворота, состо ш,ем из двух пневмоцилиндррв, смонтированных на основании, и двух реек, жестко закрепленных на поршн х пневмоцилиндров и св занных с шестерней I. Недостатками такой конструкции  вл ютс  ограниченное число точек позиционировани , неравномерность движени , невозможность регулировани  с-корости. его рабочего органа и люфт в зацеплени х привода поворота, что не позвол ет обеспечить любой заданный закон движени  рабочего органа и уменьшает точность позиционировани . Цель изобретени  - повышение точности позиционировани  при любом заданном законе движени  рабочего органа. Поставленна  цель достигаетс  тети, что в промышленном роботе, содержащем механизмы выдвижени  и подъема руки, установленные На механизме поворота, состо щем из двух пневмоцилиндррв, смонтиррванных на основании, и двух реек, жестко закрепленных на поршн х пневмоцилиндррв и св занных с шестерней, рейки механизма поворрта выполнены полыми, а каждый пйевмоцилиндр механизма поворрта снабжен управл емой винтовой паррй, смонтиррванной внутри полой рейки, при этом гайка каждой винтоъой парь кестко соединена с порщнем соответствующего пневмоцилиндра . Применение двух самотормоз щихс  винтовых пар и двух управл емых электррдвигателей в пневмоцилиндрах поворрта, из KOTOpbix каждый попеременно выполн ет роль упругого элемента, позвол ет получить безлюфтовое замыкание в зубчато-реечных и винтовых парах пневмоцилиндррв поворрта . Это очень важно, так как погрешность позициониррвани  увеличиваетс  во столько раз, во сколько радиус шестерни зубчатореечной передачи меньше радиуса вылета рабочего органа робота. Получение безлюфтового замыкани  в пневмоцилиндрах поворрта в свою очередь повышает точность позициониррвани  рабочего органа робота. На фиг. 1 изображен робот, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Предлагаемый промышленный робот состоит из основани  1, двух пневмоцилиндров 2 поворота, установленных на основании 1, двух реек 3, жестко закрепленных на поршн х 4, двух гаек 5, самотормоз щихс  винтовых пар, закрепленных к рейкам 3, двух винтов 6 этих же пар, соединенных с валами управл емых электродвигателей 7. В зацепление с рейками 3 входит щестерн  8, жестко соединенна  с валом 9 (фиг. 1 и 2). К валу 9 присоединена траверса 10,на которой закреплены два штока с поршн ми 11 пневмоцилиндров подъема рабочего органа. Гильзы 12 пневмоцилиндррв подъема рабоliero органа соединены с гайкой 13 самотормоз щейс  винтовой парь:, винт 14 которой присоединен к валу управл емого электррдвигател  15. К гильзам 12 пневмоцилиндррв подъема рабочего органа жестко закреплен . пневмоцилиндр выдвижени  рабочего органа, выполненный в виде корпуса 16, в которрм к поршню со штоком 17 закреплена гайка 18 самотормоз шейс  винтовой парьг, а винт 19 этой же парь соединен с валом управл емого электродвигател  20. Пневмоцилиндр выдвижени  содержит полость 21. Пррмышленный робот работает следуюшим образом. В зависимости от заданной пррграммы, согласно которой необходимо рабочий орган, закрепленный на штоке пневмоцилиндра выдвижени  рабочего органа, выдвинуть, подн ть и повернуть вокруг вертикальной оси ррбота, в полость 21 пневмоцилиндра выдвижени  рабочего органа подаетс  сжатый воздух. Однако это не вызывает перемещени  штока 17, так как самотормоз щийс  винт 19 не вращаетс . Через некоторьш пррмежуток времени, равный времени от момента подачи исполнительной команды до момента срабатывани  золотника (не показан ), включаетс  управл емый электррдвигатель 20 и винт 19 начинает вращатьс . Осева  сила, вызванна  вращением винта 19, Направлена в сторрну действи  сжатого воздуха. В этом случае поршень со штоком 17 получает возможность двигатьс  в заданном направлении со скоростью, завис щей от числа оборотов управл емого электродвигател  20 и шага винта 19. По достижении заданного положени  управл емый электррдвигатель 20 выключаетс  и рабочий орган останавливаетс . После выдвижени  рабочего органа сжатый воздух подаетс  в полость 22 пневмоцилиндррв подъема рабочего органа. Но так как винт 14 самотормоз щейс  винтовой парь не вращаетс , то гильзы 12 пневмоцилиндррв , к которьш закреплена гайка 13 той же винтовой парь и пневмоцилиндр выдвижени  рабочего органа не может перемещатьс . Через некоторый промежуток времени, равный времени от момента подачи исполнительной команды до момента срабатывани  золотника, включаетс  управл емый электродвигатель 15 и винт 14 начинает вращатьс . Осева  сила, вызванна  вращением винта 14, направлена в сторону действи  сжатого воздуха. При этом гильзы 12, гайка 13 и пневмоцилиндр выдвижени  рабочего органа, начинает перемещатьс  в заданном направлении со скоростью, завис щей от числа оборотов управл емого двигател  15 и шага винта 14. По достижении

заданного положени  управл емый электродвигатель 15 выключаетс  и гильзы 12 вместе с рабочим органом останавливаютс  в заданном соответствии с программой положени .

Дл  поворота рабочего органа вокруг вертикальной оси в необходимом по заданной программе направлении в правый цилиндр 2 подаетс  сжатый воздух. При этом правый поршень 4 через правую рейку 3 давит своим зубом на шестерню 8, котора  в свою очередь противоположным зубом т нет левую рейку 3. Лева  гайка 5, закрепленна  на левой рейке 3, упираетс  в левый винт 6, который может вращатьс  в опорных подшипниках левого цилиндра 2. Таким образом, все люфты в точках А, В, С контакта выбраны. Но шестерн  8 пока что вращатьс  не может, так как самотормоз щийс  левый винт 6 остаетс  неподвижным. Через некоторый промежуток времени, равный времени от момента подачи исполнительной команды до момента срабатывани  золотника , включаютс  электродвигатели 7. При этом винты 6 начинают вращатьс , а перемешающиес  рейки 3 вращают шестерню 8 и жестко закрепленный с ней вал 9. Но так как возможна  скорость перемещени  реек 3 всегда больше, чем заданна  скорость поступательного движени  левой гайки 5, то в течение всего пути их движени  беззазорное зацепление в зубчато-реечной передаче и в левой винтовой паре 5 и 6 в точках А, В, С контакта сохран етс , а скорость перемещени  реек (вращение шестерни 8) зависит от числа оборотов и шага левого ходового винта 6. Таким образом, роль управл юшего элемента выполн ет левый электродвигатель 7, который и задает закон движени . В процессе перемещени  реек 3 из-за кинематической погрешности всех зацеплений и неравномерности вращени  управл ющего левого электродвигател  7, правый винт б будет или разгон тьс  или тормозитьс . Если например, в зацеплении правого винта 6 и правой гайки 5 в начальный момент движени  или в процессе движени  произойдет разрыв кинематической цепи (по витс  люфт в контакте Д), то вследствие уменьшени  нагрузки на правый электродвигатель 7 правый винт 6 начинает/разгон тьс  и снова замкнет кинематическую цепь в контакте Д. При увеличении силы давлени  в контакте Д,  вл ющейс следствием возможного уменьшени  числа оборотов левого электродвигател  7 или кинематической погрещности всей цепи, скорость вращени  правого электродвигател  7 уменьщаетс , так как вс  кинемати5 ческа  цепь жестка  и замкнута по контактам А,В,С,Д, а винтовые пары самотормоз щиес . Следовательно, если левый электродвигатель 7 выполн ет роль управл ющего элемента, то правый электродвигатель 7

Q работает в моментном режиме, а магнитное поле его выполн ет роль упругого элемента, компенсирующего все погрешности зацеплений .

При реверсе сжатый воздух подаетс  в ле5 вый цилиндр 2. Роль управл ющего элемента в этом случае будет выполн ть правый электродвигатель 7, а-роль упругого элемента , компенсирующего погрешности шагов всех кинематических пар и неравномерности врашени  правого электродвигател  7, бу0 дет выполн ть магнитное поле левого электродвигател  7.

В состо нии поко  разрыв кинематической цепи по контактам А, В, С, Д под действием внешних возмущающих сил (вибра5 ции, рабочие нагрузки) не произойдет, так как винты 6 самотормоз щиес .

Полученное таким образом безлюфтовое зацепление в зубчатых рейках 3 с шестерней 8 и винтовых пар 5 и 6 повысит точность позиционировани  рабочего органа робота.

Дл  осуществлени  различных видов движени , например описани  рабочим органом пространственной кривой, должны работать одновременно все пневмоцилиндры 2 и управл емые электродвигатели 7, скорость вращени  которых зависит от заданного закона движени .

Таким образом, промыщленный робот может быть использован на таких работах,как сварка, полировка, т.е. там, где требуетс  сложный закон движени  рабочего 0 органа, осуществление которого основываетс  на сочетании пневматического привода с электрическим. Такое сочетание позвол ет соединить в одной конструкции достоинства пневматических роботов (больша  удельна  мощность, малые весогабаритные показа5 тели) с достоинствами электрических (возможность осуществить любой закон движени , точность позиционировани , регулировка скорости в щироком диапазоне).

Claims (1)

1. ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ, содержащий механизмы выдвижения и подъ- ема руки, установленные на механизме поворота, состоящем из двух пневмоцилиндров, смонтированных на основании, и двух реек, жестко закрепленных на поршнях, пневмоцилиндров и связанных с шестерней, отличающийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования, рейки механизма поворота выполнены полыми, а каждый пневмоцилиндр механизма поворота снабжен управляемой винтовой парой, смонтированной внутри полой рейки, при этом гайка каждой винтовой пары жестко соединена с поршнем соответствующего пневмоцилиндра.

   Фиг. 4