SU1493460A1

SU1493460A1 - Actuator for manipulator

Info

Publication number: SU1493460A1
Application number: SU874210716A
Authority: SU
Inventors: Алексей Николаевич Домрачев; Марина Юрьевна Самородова; Леонид Стефанович Ямпольский
Original assignee: Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1989-07-15

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению и предназначено дл автоматизации процессов сборки деталей. Цель изобретени - повышение надежности работы. Захват 3 установлен подвижно относительно корпуса 1 с помощью жестких стержней 14 и 15 и промежуточного кольца 2. Конструкци подвески захвата 3 находитс в равновесном состо нии за счет упругих элементов 11 и 16. Упругие элементы 16 выполнены из материала с пам тью формы и предназначены также дл поворота захвата 3 вокруг его продольной оси. Упругие элементы 11 соединены с кор ми 9 электромагнитов 7, которые закреплены на корпусе 1. При нестыковке детали 4 и втулки 5 нагрузка на деталь 4 воспринимаетс датчиками 20 усилий. Сигналы от датчиков 20 поступают в управл ющее устройство, которое подключает к источнику энергии определенные электромагниты 7. Якор 9 этих электромагнитов вт гиваютс , перемеща промежуточное кольцо 2 вместе с захватом 3. Датчики 20 выполнены в виде пьезокерамических элементов. 3 ил.The invention relates to mechanical engineering and is intended to automate parts assembly processes. The purpose of the invention is to increase the reliability of work. The gripper 3 is movable relative to the housing 1 by means of rigid rods 14 and 15 and an intermediate ring 2. The suspension structure of the gripper 3 is in equilibrium due to the elastic elements 11 and 16. The elastic elements 16 are made of a material with a shape memory and are also designed for rotation of the grip 3 around its longitudinal axis. The elastic elements 11 are connected to the bark 9 of the electromagnets 7, which are fixed to the housing 1. When the part 4 and the sleeve 5 do not fit, the load on the part 4 is sensed by force sensors 20. Signals from sensors 20 enter the control device, which connects certain electromagnets 7 to the power source. The armature 9 of these electromagnets are retracted by moving intermediate ring 2 together with gripper 3. Sensors 20 are made in the form of piezoceramic elements. 3 il.

Description

Изобретение относитс к машиностроению и предназначено дл автоматизации технологических процессов сборки с применением промышленных роботов и манипул торов .The invention relates to mechanical engineering and is intended to automate assembly processes using industrial robots and manipulators.

Целью изобретени вл етс повышение надежности работы.The aim of the invention is to increase the reliability of operation.

На фиг. 1 изображен исполнительный орган манипул тора, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема контакта детали со втулкой.FIG. 1 shows the executive body of the manipulator, general view; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 - diagram of the contact details with the sleeve.

Исполнительный орган содержит корпус 1 и соосно расположенные промежуточное кольцо 2, захват 3 с удерживаемой деталью 4, предназначенной дл сопр жени с базовой втулкой 5. На фланце 6 корпуса 1 по окружности установлены по меньшей мере три электромагнита 7, расположенные в корпусах 8, выполненные, как и фланец 6, из диэлектрического материала. К кор м 9 этих электромагнитов прикреплены одни концы гибких звеньев (тросиков) 10..Другие концы звеньев 10 присоедин ютс к концам упругих элементов (пружинам) 11, другие концы которых креп тс к проушине 12 подп тника 13, выполненного из твердосплавного материала. Упругие элементы 11 удерживают в равновесном состо нии по меньшей мере три жестких стержн 14, расположенные между фланцем 6 и промежуточным кольцом 2 параллельно продольной оси исполнительного органа. Между кольцом 2 и захватом 3 расположены не менее трех жестких стержней 15, наклонных к оси исполнительного органа, наход щихс в равновесном состо нии при помоши упругих элементов 16, выполненных из материала с пам тью формы. Элементы 16 креп тс .к проушине 17, котора изготовлена из диэлектрического материала и прикреплена совместно с подп тником 18 к захвату 3. Стержни 15 установлены в подп тниках 18 и 19. Между подп тником 19 и кольцом 2 расположены датчики 20 усилий, выполненные в виде пьезо- керамических элементов, электроды которых соединены через плечи измерительного моста с устройством управлени (не показано). Устройство управлени соедин ет катушки электромагнитов 7 с источником энергии (не показан).The actuator includes a housing 1 and an intermediate ring 2 coaxially arranged, a gripper 3 with a retained part 4 designed to mate with a base bushing 5. At the flange 6 of the housing 1, at least three electromagnets 7 are mounted around the circumference, which are made like flange 6, of dielectric material. The ends of the links 10 are attached to the ends of the elastic elements (springs) 11, the other ends of which are attached to the lug 12 of the hinge 13, made of a hard-alloy material. The elastic elements 11 hold in equilibrium at least three rigid rods 14 located between the flange 6 and the intermediate ring 2 parallel to the longitudinal axis of the actuator. Between the ring 2 and the gripper 3 there are at least three rigid rods 15, inclined to the axis of the actuator, in equilibrium with the aid of elastic elements 16 made of a material with a shape memory. The elements 16 are fastened to an eye 17, which is made of a dielectric material and attached together with the support 18 to the grip 3. The rods 15 are mounted in the support 18 and 19. Between the support 19 and the ring 2 are placed the force sensors 20, made in the form piezoceramic elements whose electrodes are connected through the arms of the measuring bridge to a control device (not shown). A control device connects the coils of electromagnets 7 to a power source (not shown).

Исполнительный орган работает следующим образом.The executive body works as follows.

Промышленный робот грубо позиционирует деталь 4 над жестко закрепленной в сборочном приспособлении базовой втулкой 5 и производит сборочное движение. При совпадении осей симметрии собираемых компонентов происходит их сборка. Если же оси не совпадают, то при контакте на свободный конец детали 4, удерживаемой захватом 3, действуют силы и моменты, сме- ш,аюшие устанавливаемую деталь 4 в сторону сопр жени с базовой втулкой 5, деформиру при этом упругие элементы 11 и 16.The industrial robot roughly positions the part 4 above the base sleeve 5, which is rigidly fixed in the assembly tool, and produces an assembly movement. If the axes of symmetry of the assembled components coincide, they are assembled. If the axes do not coincide, then upon contact with the free end of the part 4 held by the gripper 3, forces and moments act, mixing, the installed part 4 in conjunction with the base sleeve 5, thereby deforming the elastic elements 11 and 16.

5five

00

5five

В случае торцового контакта возникающие при взаимодействии собираемых деталей усили направлены перпендикул рно торцовым поверхност м деталей и действуют по цепочке элементов: удерживаема деталь, захват 3, проушины 17, подп тники 18, жесткие стержни 15, подп тники 19, пьезокера- мические элементы 20, промежуточное кольцо 2, упругие элементы 11, гибкие звень 10, кор 9, электромагниты 7, фланец 6, корпус 1, промышленный робот. При торцовом взаимодействии соедин емых деталей не происходит смещени присоедин емой детали 4 в сторону отверсти базовой втулки 5. При этом на измерительных электродах пьезо- керамических элементов 20 по вл етс разность потенциалов, сигнализирующа о деформаци х этих элементов. Сигнал о величине разности потенциалов поступает в устройство управлени , и в зависимости от показаний измерительных электродов управл ющее устройство подключает к источнику энергии катушки определенных электромагнитов 7. При включении одного из этих электромагнитов 7 или их комбинаций происходит вт гивание корей 9 и увеличение первоначальных линейных размеров конкретных упругих элементов 11. Увеличение линейных размеров упругих элементов 11, например левых, вызывает увеличение усилий этих элементов, воздействующих на промежуточное кольцо 2, и приводит к нарушению равновесного состо ни кольца 2. При этом кольцо 2 пр молинейно смещаетс в сторону (левую) до момента, когда снова не наступит равновесное состо ние, т. е. усили одних упругих элементов 11, действующих в одну сторону, не уравновес тс усили ми, других элемен5 тов 11, действующими в противоположную сторону. Линейное смещение соедин емых деталей наиболее целесообразно использовать при первоначальном торцовом взаимодействии сборочных компонентов.In the case of face contact, the forces arising from the interaction of the assembled parts are directed perpendicular to the face surfaces of the parts and act along the chain of elements: the retained part, gripper 3, lugs 17, gutters 18, rigid rods 15, gutters 19, intermediate ring 2, elastic elements 11, flexible links 10, core 9, electromagnets 7, flange 6, body 1, industrial robot. In the face interaction of the parts being joined, the attachment part 4 does not move towards the opening of the base sleeve 5. At the same time, a potential difference appears on the measuring electrodes of piezoceramic elements 20, signaling deformations of these elements. The potential difference signal enters the control device, and depending on the readings of the measuring electrodes, the control device connects the coils of certain electromagnets 7 to the power source. When one of these electromagnets 7 or their combinations are turned on, the cores 9 are pulled in and out elastic elements 11. The increase in the linear dimensions of the elastic elements 11, for example the left, causes an increase in the efforts of these elements acting on the intermediate ring 2, and leads to an imbalance of the ring 2. In this case, the ring 2 is linearly shifted in the direction (left) until the moment when the equilibrium state again does not occur, i.e. the forces of some elastic elements 11 acting in one the side is not balanced by the forces of other elements 11, acting in the opposite direction. Linear displacement of the connected parts is most appropriate to use with the initial face interaction of assembly components.

В случае возникновени заклинивани соедин емых деталей необходимо осуществл ть только относительный разворот этих деталей, дл чего управл ющее устройство подает сигнал на обогрев упругих элементов 16, материал которых обладает эффек5 том пам ти формы, деформиру сь только вдоль собственной продольной оси, элементы 16 разворачивают захват 3 и деталь 4 относительно точки пересечени осей наклонных стержней 15 и продольной оси линейно смещенного промежуточного кольца 2. Осу0 ществление раздельной линейной и угловой коррекции взаиморасположени деталей в процессе сборки необходимо дл осуществлени гарантированной сборки соедин емых компонентов.In the event of jamming of the connected parts, it is necessary to carry out only a relative reversal of these parts, for which the control device sends a signal to heat the elastic elements 16, the material of which has the shape memory effect, deforming only along its own longitudinal axis. 3 and part 4 relative to the point of intersection of the axes of the inclined rods 15 and the longitudinal axis of the linearly displaced intermediate ring 2. The implementation of a separate linear and angular correction of the mutual ratio Assumption of pieces in the assembly process of the need for assured assembling the joined components.

Применение предлагаемого исполнительного органа, осуществл ющего раздельную компенсацию линейной и угловой составл ющих суммарной ощибки рассогласовани осей симметрии соедин емых деталей путемThe use of the proposed executive body, which performs separate compensation of the linear and angular components of the total error of the mismatch of the axes of symmetry of the connected parts by

00

5five

активной коррекции изменени линейных размеров (длин) упругих элементов, позвол ет существенно повысить возможности промышленных роботов, используемых при сборке, снизить процент брака и увеличить надежность осуществлени сопр жени деталей за счет предотвращени их заклинивани .active correction of changes in the linear dimensions (lengths) of elastic elements allows to significantly increase the capabilities of industrial robots used in the assembly, reduce the scrap rate and increase the reliability of carrying out the mating of parts by preventing them from seizing.

Claims

Invention Formula

The manipulator actuator includes a housing with which the intermediate ring and the gripper mounted for movement relative to the intermediate ring are kinematically connected, force sensors made in the form of piezo-ceramic elements, electromagnets, the coils of which are connected to the control device, while a bark of electromagnets is kinematically associated with a gripper, characterized in that, in order to increase

0

five

reliability of operation, it is equipped with two groups of rigid rods, each of which contains at least three rods, with the ends of the rods located in the respective sub-sticks, and the rods of the first group are installed between the intermediate ring and the body and pressed between them by additionally introduced elastic elements fixed between the intermediate ring and the corresponding corners of the electromagnets, while the electromagnets are mounted on the body, and the rods of the second group are installed between the intermediate ring and the grip preloaded therebetween additionally introducing elastic elements, made of material with shape memory, wherein the elastic members are fixed between the intermediate ring and the gripper and the piezoceramic elements are mounted between the intermediate ring and the corresponding rods of the second group.

14

eleven

sixteen