SU1421535A1 - Устройство очувствлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области машиностроени  и может быть использовано в электротехнических устройствах . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности. Дл  этого информационные блоки 95,96, 97 закреплены между собой с возможностью воспри ти  каждым из них усили , действую

Description

///У/ / / //// // // / / ////// Риг и

щего по соответствующей оси. Устройство закреплено между детал ми 98 и 99 робота на его руке 92. Каждый информационный блок 95, 96, 97 выполнен цилиндрическим в виде четырех сегментов, расположенных попарно симметрично в двух параллельных плоскост х и соединенных упругими балками , плоскости которых параллельны

плоскост м упругих элементов с тензо- датчиками. При взаимодействии инструмента 94, зажатого в схвате 93, с обрабатываемой деталью 100 возникают усили . Усили  преобразуютс  информационными блоками 95, 96, 97 в электрические сигналы, далее используемые в системе управлени  роботом. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

1

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в робототехнических устройствах.

Цель изобретени  - повышение надежности .

На фиг. 1 показан информационный блок, общий вид, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, на фиг. 4 - информационный блок дл  измерени  силы Р, действующей на боковую цилиндрическую поверхность блока; на фиг, 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - вид Г на фиг.4 на фиг. 7 - схема сборки устройства очувствлени  из двух информационных (блоков дл  измерени  компонент силы Р и Р2 на фиг. 8 - устройство очувствлени  дл  измерени  компонент силы Р и Р в сборке на фиг. 9 - схема сборки устройства очувствлени  дл  измерени  компонент силы Р и на фиг. 10 -.устройство очувст- Ьлени  дл  измерени  компонент силы Pj( и PJ. в сборке, на фиг. 11 - схема сборки устройства очувствлени  дл  измерени  компонент силы Р , Р, и Р на фиго 12 - устройство очувствлени  дл  измерени  компонент силы Р , Рч, и PJ в сборке; на фиг. 13 - устройство очувствлени , установленное на руке манипул тора.

Устройство очувствлени  содержит информационные блоки, состо щие из жестких оснований, выполненных в вид двух пар симметрично расположенных сегментов 1,2 и 3,4 с крепежными поверхност ми в виде плоских граней 5-8, соединенными между собой упругими параллельными балками 9-12, размещенными попарно в двух параллельных плоскост х и образующими направ0

5

0

5

0

5

0

л ющие поступательного перемещени , причем плоекие грани 8 параллельны Ш10СКОСТ55М упругих балок 9-12. Жесткие основани  1,2 и 3,4 соединены попарно по плоскости 13, и между ними в .полуцилиндрических пазах 14 и 15 расположены хвостовики 16 и 17 упругого элемента 18 с тензодатчиками 19 так, что нейтральна  плоскость упругого элемента 18 параллельна нейтраль- ньм плоскост м упругих балок 9-12 и лежит на одинаковом рассто нии от них. Внешний контур 20 каждой пары сегментов - цилиндрические поверхности, совпадающие между собой так, что внешний контур устройства в сборе образует единую цилиндрическую поверхность . В жестких основани х выполнены крепежные отверсти  21-24, лежащие в вершинах квадрата,, центр которого совпадает с центром элемента 18 и лежит на оси цилиндрической поверхности 20.

. В центральной части балки с тензо- резисторами выполнен упругий шарнир с помощью двух симметричных пазов 25 и 26.

Информационны блок, предназначенный дл  очувствлени  по силе, направление которой параллельно кре- пежным плоскост м (фиг. 4-6), состоит из жестких оснований, выполненных в виде двух пар симметрично расположенных сегментов 27-30 с крепежными поверхност ми в виде плоских граней 31-34, соединенных между собой упругими параллельными балками 35-38, размещенными попарно в двух параллельных плоскост х и образующими направл ющие поступательного перемещени . Причем плоские грани 31-34

31

перпендикул рны плоскост м упругих балок 35-38. Жесткие основани  27-30 соединены попарно по плоскости 13 и между ними в полуцилиндрических па- зах 39 и 40 установлены дилидрические

1 хвостовики 41 и 42 упругого элемента 43 с тензодатчиками 44; так, что его нейтральна  плоскость параллельна плоскост м упругих балок 35-38 и ле- жит на одинаковом рассто нии от них.

.Внешний контур каждой пары сегментов цилиндрические поверхности 45, совпадающие между собой, и внешний контур устройства в сборе образует единую цилиндрическую поверхность.

В центральной части элемента 43 выполнен, упругий шарнир с по мощью двух симметричных пазов 46 и 47. В жестких-основани х 27-30 вьшолнены крепежные отверсти  48-51, лежащие в вершинах квадрата, центр которого совпадает с центром элемента 43 и лежит на оси цилиндрической поверхности 45. Устройство очувствлени 

52дл  измерени  компонент силы Р и PJ состоит из информационного блока 53, соединенного через прокла:дку 54, выполненную в форме сегмента, с блоком 55. Дл  соединени  блоков 53 и 55 используютс  крепежные отверсти  56-59, в которые пропущены ст жные болты 60 и 61.

Устройство очувствлени  по силам PJ и Р содержит крепежные отверсти  62-65, предназначенные дл  соединени  со смежными детал ми робота, (не показаны ) .

Силова  цепь, обеспечивающа  передачу сил от деталей робота к блокам

53и 55, обозначена пунктирными лини ми 66; .Силы Р и Р от смежной с блоком 55 детали робота (не показана) приложены к крепежной плоскости 67 блока 55, затем через прокладку 54 проход т -на крепежную плоскость 67 блока 53 и через него замыкаютс  на смежную с блоком 53 деталь робота

(не показана).

Сборка двух блоков 68 и 69 предна

значена дл  очувствлени  по силам

Р, и Р.

Z

при этом блоки повернуты

один относительно другого на 90 так что плоскости их упругих элементов взаимно перпендикул рны.

Между блоками 68 и 69 введена плоска  цилиндрическа  прокладка 70 и две прокладки 71, выполненные в форме сегментов. Блок 68 жестко со

0

5

0 5

О

д

5

0

5

535

единен с плоской цилиндрической прокладкой 70 через крепежные отверсти  72 и 73 ст жными болтами 74, а блок 69 - через крепежные отверсти  75 и 76 (ст жной болт 74 в о.тверстй х 73 и 75 может быть общим). Оставшиес  свободными крепежные отверсти  77-80 используют дл  соединени  устройства в сборе со смежными детал ми робота (не показаны).

Возможность сборки блоков после поворота их на 90 обеспечена размещением крепежных отверстий 72, 73 и 75-80 в вершинах квадрата. Силова  цепь обозначена лини ми 81. Силы Р и Ру от смежной с блоком 68 детали робота (не показана) приложены к крепежной плоскости 82 блока 68, затем через прокладки 71 и 70 проход т на блок 69 и через него замыкаю.тс  на смежную деталь робота (не показана ) . Блок 83 измер ет .компоненту Р .

Сборка трехкомпонентного устрой- , ства очувствлени  производитс  следующим образом. Блоки 84 и 85 повернуты на 90 один . относительно другого так, что плоскости их упругих балок взаимно перпендикул рны,и жестко соединены между собой через плоскую цилиндрическую прокладку 86 и две прокладки 87 и 88, вьшолненные в виде сег- ментов. Блок 85 жестко соединен с блоком 83 через прокладку 89, выполненную в виде сегмента.

Силова  цепь обозначена лини ми 90. Силы Ру , Ру и Р от смежной с блоком 84 детали робота npi-шожены к крепежной плоскости 91 блока 84 детали робота (не показана), затем через прокладки 87, 86 и 88. проход т на блок 85 и далее через прокладку 89 на блок 83 н через его крепежную плоскость замьжаютс  на смежную с блоком 83 деталь робота (не показана ) . Возможна и друга  последовательность сборки устройств в силовую цепь.

Пример встройки трехкомпонентного силоизмерительного устройства В ро- бот показан на фиг. 13, На руке 92 робота закреплен схват 93, в котором зажат инструмент 94, блоки 95-97 дл  очувствлени  по трем компонентам силы Р , Pj и Р жестко соединены между собой детал ми робота 98 и 99. При взаимодействии инструмента 94 с обрабатьшаемой деталью 100 возникают усили , которые преобразуютс  затем с помощью блоков 95-97 в электрические сигналы, далее используемые в системе управлени  роботом дл  предохранени  от перегрузки, повьшени  точности обработки, выбора оптимального режима обработки, селекции деталей по весу, сборочных операций и других задач.

Устройство работает следующим об- разрм..

Сила Р, приложенна  к крепежной п|1оскости 8 (крепежные .плоскости 5 и 6 жестко закреплены), вызывает деформацию упругих балок 9-12, а также деформацию элемента с тензодатчиками При этом тензодатчики 19, соединен- Iные моствую или полумоствую схему, преобразуют силу Р, по которой про- изводитс  очувствление, в электрический сигнал, который используетс  В:системе управлени  робота или манипул тора (схемы соединени  тензо- рёзисторов и подключени  их к системе управлени  не показаны).

Сила Р, приложенна  к крепежной плоскости 33 или 34 (крепежные плоскости 31 и 32 жестко закреплены, фиг. 4-6), вызывает деформацию упругих балок 35-38, а также деформа- Щ1Ю элемента 43 с тензодатчиками. Пр этом тензодатчики 44, соединенные в мостЬвую или полумостовую схему (не Показаны), преобразуют силу Р, по которой производитс  очувствление, в электрический сигнал, который ис- пользуетс  в системе управлени  робота или манипул тора.

Выполнение жестких оснований в виде одинаковых симметрично расположенных сегментов с крепежными поверх- ност ми в виде плоских граней и выполнение в них крепежных отверстий в вершинах квадрата, центр которого находитс  на оси цилиндрической поверхности , позвол ет агрегатировать несколько устройств, а также позвол ет обеспечить очувствление по двум или трем компонентам силы. При этом Сохран ютс  неизменными присоединительные размеры устройств дл  очувст влени  по одной, двум или трем компонентам силы, что упрощает встройку устройства в робот.

Наличие направл ющих поступательного перемещени , состо щих из упругих балок 9-12, соедин ющих жесткие основани  1-4, и размещение элемента 18 с тензодатчиками на равном рассто нии от них обеспечивают переме

0

5 0

5 О с

О 5 ,.

5

щение жестких оснований устройств только в направлении той компоненты силы, по которой производитс  очувствление , и защищает элемент с тензодатчиками от перемещени  или закручивани  моментом в других направлени х , что повышает достоверность преобразовани  и позвол ет без ущерба дл  качества очувствлени  агрегатировать блоки в последовательные силовые цепи, т.е. когда на устройство действует не только та компонента силы, по которой производитс  очув- .ствление, но и другие компоненты силы и также моменты.

Это уменьшает погрешность преобразовани  от взаимовли ни  нескольких компонент силы и момента до малого уровн , т.е. повышает избирательность устройства по отношению к силе Р, что расшир ет динамический диапазон преобразовани  по каждой компоненте силы и расшир ет область использовани  устройства в робототехнике, поскольку сигН ал каждого устройства пропорционален только той компоненте силы,дл  очув(твлени  по которой он предназначен . Поэтому соответствующий сигнал можно использовать в схеме управлени  робота без предварительной обработки дл  вьщелени  каждой компоненты. Размещение упругих балок и элемента с тензодатчиками так, что их оси параллельны дл  каждого из блоков одной плоскости, позвол ет уменьшить габаритные размеры устройства.

Размещение крепежных отверстий в жестких основани х, перпендикул рных упругим балкам, позвол ет зат гивать стыки устройств между собой и стыки устройств с соседними детал ми робота без нагружени  элемента с тензодатчиками паразитными деформаци ми, т.е. позвол ет существенно повысить жесткость робота с устройством очув- . ствлени , не снижа  при этом достоверности очувствлени , что расшир ет диапазон преобразовани  без изменени  конструкции устройства.

Устройство обеспечивает возможность агрегатировани  нескольких блоков между собой в случае, когда необходимо очувствление по двум или трем взаимно перпендикул рным направлени м силы, хот  бы одцо из которых параллельно оси цилиндрической поверхности . Этой же цели служит вьшолнение элемента с .тензодатчиками с жесткими цилиндрическими хвостовиками , который благодар  этому может быть закреплен между сегментами в пазах полукруглого сечени  в двух п оложени х так, что его плоскость параллельна либо перпендикул рна оси цилиндрической поверхности, образующей контур сегментов. Этим также обес печиваетс  возможность,не измен   габаритных и присоединительных размеров устройства повернуть на 90 ось его чувствительности.Конструкци  устройства позвол ет агрегатирозать несколько блоков межд собой, что существенно расшир ет число решаемых задач по очувствлению роботов и манипул торов, а также обеспечивает встройку блоков в кистевые суставы роботов, непосредственно в кисть, под технологические платформы без увеличени  типажа устройств.

. Дл  изменени  диапазона преобразовани  по очувствл емой силе доста- точно,не измен   параметров элемента с тензодатчиками,увеличивать или уменьшать толщину или длину упругих балок, образующих направл ющие по- ступательногь перемещени . При этом также не происходит изменени  габаритных размеров и присоединительных размеров устройства, что расшир ет область его использовани  в робототехнике .

Предлагаемое устройство позвол ет обеспечить очувствление роботов и манипул торов дл  решени  различных производственных задач: сборки, абразивной зачистки и т.п. При этом количество типоразмеров устройства равно количеству типоразмеров дл  очувствлени  по одной компоненте. Это упрощает производство устройств

и облегчает решение задач очувствлени  . . д 5 0

5 0

,Q

5

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1, Устройство очувствлени , содержащее соосно соединенные между собой цилиндрические информационные блоки, выполненные в виде жестких оснований, соединенных между собой упругими элементами с тензодатчиками , при этом плоскости упругих эле- ме нтов соответственных информационных блоков взаимно перпендикул рны между собой, отличающее с  тем, что, с целью повьшзени  надежности , жесткие основани  каждого ин- формационного блока выполнены в виде четырех сегментов, расположенных попарно-симметрично в двух параллельных плоскост х и соединенных между собой дополнительно введенными упругими балками, параллельными упругим элементам, при этом упругие элементы снабжены хвостовиками, установленными в направл ющих, выполненных в жестких основани х, причем в жестких .основани х каждого информационного блока выполнены четыре крепежных отверсти , расположенные в вершинах квадрата, центр которого находитс  на оси информационного блока, при этом информационные блоки закреплены между собой с возможностью воспри ти  каждым из них усили , действующего по соответствующей оси.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, между информационными блоками установлены дополнительно введенные жесткие прокладки , выполненные в виде сегментов.

   Z

   аг./

   2 5 J6

   fu8.2

   23

   Раг.З

   9и.г.

   37,38

   Вид Г

   аг.6

   56/ 66

   61

   60

   SB

   12

   фие. iO

   84

   Редактор В. Петраш

   Составитель С, Грибов

   Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

   Заказ 4371/14

   Тираж 908

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Рг И 1-9В I

   Фи$. 2

   Подписное