SU897496A1 - Устройство дл перемещени манипул тора - Google Patents

Description

Изобретение относится к машинои приборостроению и предназначено для использования в автоматизированном технологическом оборудовании.

Известно устройство для перемещения манипулятора, содержащее установленную на неподвижной плите подвижную плиту, соединенную с пантографом, имеющим рукоятку ручного управления. На верхней плите устройства установлена каретка, снабженная электромагнитами для поочередного сцепления с нижними плитами [1].

Однако постоянное давление каретки на подвижную плиту нагружает ее как во время рабочего движения, при котором они сцепляются, так и при вспомогательном ходе, когда каретка сцепляется с неподвижной плитой. Это почти в два раза снижает КПД известного устройства. Базирование каретки на подвижной плите, которая в свою очередь базируется на неподвижной плите, определяется суммой по2 грешностей изготовления этих плит, что,является недостаточно точным. Нестабильное двухпозиционное перемещение подвижной плиты и отсутствие жесткой временной связи между движением рукоятки и нажатием одной из кнопок электромагнита понижает точность и быстродействие шаговых перемещений каретки.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия шаговых перемещений каретки манипулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем систему управления, каретку, две эквидистантные направляющие, не менее чем одна из которых подвижна, и фиксаторы, установленные на каретке, подвижная направляющая дополнительно снабжена двухпозиционным приводом, соединенным с системой управления, снабженной управляемым переключателем, инверсные выходы которого соединены с фиксаторами каретки, взаимо действующей поочередно с каждой направляющей. Подвижная направляющая может быть снабжена двухпозиционным линейным приводом или двухпозиционным приводом вращения. Двухпозиционный привод вращения может быть установлен на двухпозиционном линейном приводе. Устройство может быть снабжено двумя подвижными направляющими поочередного действия.

Осуществление шагового качательного движения подвижной направляющей посредством двухпозиционного привода, соединенного с системой управления, позволяет обеспечить высокую точность шаговых перемещений взаимодействующей с подвижной направляющей посредством фиксатора каретки. Наличие в системе управления управляемого переключателя, инверсные выходы которого соединены с фиксаторами каретки, позволяет обеспечить последовательное шаговое перемещение каретки совместно с движением подвижной направляющей в направлении транспортирования, полностью разгружая ее при вспомогательном ходе. Это повышает точность перемещения каретки и увеличивает КПД устройства. Синхронное, по сигналам системы управления, периодическое взаимодействие фиксаторов каретки с эквидистантными направляющими, согласованное с движением двухпозиционного привода, позволяет повысить быстродействие шаговых перемещений каретки.

На фиг. 1 изображен вариант конструкции устройства для перемещения манипулятора, содержащего двухпозиционный линейный привода на фиг. 2 то же, содержащего двухпозиционный привод вращения; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - вариант устройства для перемещения манипулятора, содержащего двухпозиционный привод вращения, установленный на двухпозиционном линейном приводе·, на фиг, 5 - вариант конструкции, содержащей две подвижные направляющие поочередного действия.

Устройство для перемещения манипулятора содержит каретку 1, являющуюся его ведомым органом, установленную в независимых эквидистантных направляющих 2 и 3, одна из которых, например 3, подвижна, выполненных в корпусе 4. В варианте устройства, (фиг.1) подвижная направляющая 3 выполнена в виде гибкой ленты, закреп

897496 4 ленной в корпусе 4 одним концом и подпружиненной к нему пружиной 5 другим концом. В варианте устройства (фиг.2 и 4) подвижная и неподвижная ₅ независимые направляющие выполнены в виде эквидистантных цилиндрических поверхностей, а на фиг,5 обе направляющие 2-3 подвижны и выполнены в виде эквидистантных независимых 10 стержней, расположенный в пазах корпуса 4. На каретке 1 установлены фиксаторы 6 и 7 для поочередного взаимодействия с направляющими 2 и 3, нагружая их при этом кареткой 1.

₁₅ В варианте устройства (фиг.1) фиксаторы 6 и 7 выполнены в виде пневматических каналов с развитой поверхностью на рабочей поверхности. На ''фиг, 2-4 фиксаторы выполнены ~в'

2₀ виде кольцевых элементов, изготовленных из пьезокерамического материала, деформируемого при поступлении на него электрического сигнала. На фиг.2 фиксаторы 6 и 7 выполнены в виде штоков, расположенных в электромагните 8. Подвижная направляющая дополнительно снабжена двухпозиционным приводом, на фиг.1 он линейный и включает в себя серповидную выем₃₀ ку 9, выполненную в корпусе 4; на фиг. 2-4 двухпозиционный привод выполнен в виде привода вращения и содержит биморфную пьезокерамическую пластину 10, один конец которой закреплен на корпусе 4, а другой взаимодействует с подвижной направляющей 3 посредством закрепления на ее поверхности. Устройство снабжев’о также двухпозиционным линейным приводом, выполненным в виде пьезокерамической , .

плиты 1I, на которой установлен двухпозиционный привод вращения (фиг.4). Направляющие 2 и 3 подвижные, двухпозиционный линейный привод каждой из них выполнен в виде элект⁴⁵ ромагнитов 12 и 13 со штоками. Двухпозиционный привод соединен с системой управления (фиг.5). Система управления снабжена управляемым переключателем 14, соединенным инверсны⁵⁰ ми выходами с электропневмоклапанами 15 и 16, обеспечивающими поочередное сообщение фиксаторов 6 и 7 с источником вакуума (фиг.1). На фиг.2 система управления выполнена анало55 гично, причем управляемый переключатель на инверсных выходах имеет электрический высоковольтный потенциал. Соединение двухпозиционного привод;· с системой управления может быть через дополнительный элемент задержки или как показано на фиг.1 и фиг.2 - непосредственно с одним из инверсных выходов управляемого переключателя. При этом функцию элемента задержки выполняет непосредственно сам двухпозиционный привод, за счет своей, инерционности.

Устройство работает следующим образом .

По сигналу системы управления срабатывает фиксатор 7, фиксируя каретку 1 на подвижной направляющей 2. Одновременно сигнал системы управления поступает на двухпозицпонный привод и последний, с небольшой задержкой, необходимой для надежного сцепления фиксатора 7 с направляющей 2, осуществляет шаговое перемещение подвижной направляющей 2 и закрепленной на ней каретки 1. Полость серповидной выемки 9, сообщается с вакуумом что обеспечивает втягивание в нее гибкой ленты с одновременным линейным перемещением ее недеформированного участка (фиг.1). При поступлении сигнала системы управления на пластину 10, последняя деформируется и при ее изгибе происходит угловой поворот на шаг подвижной направляющей 3 (фиг.2 и 3). При поступлении сигнала системы управления на плиту 11 последняя, деформируясь, обеспечивает шаговое линейное перемещение направляющей 3, дополнительное к ее угловому повороту от пластины 10 (фиг.4). Затем от инверсного выхода системы управления поступает сигнал на фиксатор 6 и последний обеспечивает закрепление каретки на направляющей 2, а разгруженная подвижная направляющая 3 двухпозиционным приводом возвращается в исходное положение. Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично. В зависимости от сочетания используемых в нем направляющих, соединенных с соответствующими двухпозиционными приводами получаем как шаговые линейное или вращательное движения каретки 1, так и комбинацию этих двух видов движения.

Устройство для автоматизации манипулятора, (фиг.5) позволяет обеспечить шаговое перемещение каретки 1 с почти в двое большей частотой, за счет поочередного шаго вого перемещения каждой из подвижных направляющих, исключающих простой каретки в период вспомогательного движения направляющей. Для ре5 версирования направления движения каретки 1 изменяют системой управления момент срабатывания фиксаторов 6 и 7 относительно направления шагового двухпозиционного движения 10 подвижной направляющей.

По сравнению с известными устройствами, наличие в предлагаемом колебательного ведущего узла, в виде двух направляющих, одна из кото15 рых снабжена двухпозиционным приводом, связанным с системой управления, подключенной инверсными· выходами к фиксаторам, установленным на каретке, позволяет повысить степень 20 автоматизации манипулятора, сделать его более надежным. За счет простоя конструкции, устройство может с успехом использоваться в комплексе автоматизированного оборудования, 25 которым оснащаются приборостроительные предприятия. Можно управлять предлагаемым устройством с помощью ЭВМ, что повышает его универсальность.

Устройство обеспечивает широкий диапазон величины шага перемещения, в зависимости от выбора типа двухпозиционного привода, от долей микро₃j на до нескольких сантиметров, с различной частотой шаговых перемещений, по одной, двум или трем координатам. Отсутствие в нем накопленной шаговой погрешности обеспечивает высокую ₄0 точность шаговых перемещений, что позволяет исключить различные датчики и осуществить требуемое перемещение ведомого звена задаваясь частотой импульсов системы управления. Устройство для автоматизации манипулятора может быть изготовлено 'как в малогабаритном исполнении микроманипулятора, так и с размерами, определяющими получение высокой мощности. Оно может быть изготовлено из широко распространенных деталей. Так могут применяться выпускаемые промышленностью пневмоцилиндры, направляющие, пьезокерамические изделия .

³³ Устройство может быть использовано как в лабораторном высокоточном оборудовании, так и в промышленных системах.

Claims (5)

1. Изобретение относитс  к машинои приборостроению и преднгдзначено дл  использовани  в автоматизированном технологическом оборудовании, Известно устройство дл  перемещени  манипул тора, содержащее установ ленную на неподвижной плите подвижную плиту, соединенную с пантографом имеющим руко тку ручного управлени  На верхней плите устройства установлена каретка, снабженна  электромагнитами дл  поочередного сцеплени  с нижними плитами tl3 Однако посто нное давление каретки на подвижную п;п-1ту нагружает ее как во врем  рабочего движени , при котором они сцепл ютс , так и при вспомогательном ходе, когда каретка сцепл етс  с неподвижной п:п1той. Это почти в два раза снижает КПД известного устройства. Шзирование каретки на подвижной плите, котора  в свою очередь базируетс  на неподви ной плите, определ етс  суммоГ погрешностей изготовлени  этих плит, что, вл етс  недостаточно точным. Нестабильное двухпозиционное перемещение подвижной плиты и отсутствие жесткой временной св зи между движением руко тки и нажатием одной из кнопок электромагнита понижает точность и быстродействие шаговых перемещений каретки. Цель изобретени  - повышение точ ности и быстродействи  шаговых перемещений каретки манипул тора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем систему управлени , каретку, две эквидистантные направл ющие, не менее чем одна из которых подвижна, и фиксаторы, установленные на каретке, подвижна  направл юща  дополнительно снабжена двухпозиционным приводом, соединенным с системой управлени , снабженной управл емым переключателем , инверсные выходы которого соединены с фиксаторами каретки, взаимодействующей поочередно с каждой направл ющей . Подвижна  направл юща  может быть снабжена двухпозиционным линейным приводом или двухпозиционньм приводом вращени . ,Цвухпозиционньй привод врап;ени  может быть установлен на двухпозиционном линейном приводе. Устройство может быть снабжено двум  подвижными направл ющими поочередного действи , Осуществление шагового качательного движени  подвижной направл ющей посредством двухпозиционного при вода, соединенного с системой управ лени , позвол ет обеспечить высокую точность Бшговых перемещений взаимо действующей с подвижной направл ющей посредством фиксатора каретки. Наличие в системе управлени  управл емого переключател , инверсные выходы которого соединены с фиксаторами каретки , позвол ет обеспечить последовательное шаговое перемещение каретки совместно с движением подвижной направл ющей в направлении транс портировани , полностью разгружа  ее при вспомогательном ходе. Это повышает точность перемещени  каретки и увеличивает КПД устройства. Синхронное, по сигналам системы управлени , периодическое взаимодействие фиксаторов каретки с эквидистантньми направл ющими, согласованное с движением двухпозиционного при вода, позвол ет повысить быстродейст вие шаговых перемещений каретки. На фиг, 1 изображен вариант конструкции устройства дл  перемещени  манипул тора, содержащего двухпозиционный линейный привод на фиг. 2 то же, содержащего двухпозиционный привод вращени ; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 2; на фиг, 4 - вариант устройства дл  перемещени  манипул тора , содержащего дв- хпозиционный привод вращени , установленный на двухпозиционном линейном приводе , на фиг. 5 - вариант конструкции, содержащей две подвижные направл ющие поочередного действи . Устройство дл  перемещени  манипул тора содерххит каретку 1,  вл ющуюс  его ведомым органом, установленную в независимых эквидистантных направл ющих 2 и 3, одна из которых например 3, подвижна, выполненных в корпусе 4. В варианте устройства, (фиг.1) подвижна  направл юща  3 выполнена в виде гибкой ленты, закреп енной в корпусе 4 одним концом и одпружиненр1Ой к нему пружиной 5 другим концом. В варианте устройства (фиг.2 и 4) подвижна  и неподвижна  независимые направл ющие выполнены в виде эквидистантных цилиндрических поверхностей, а на фиг.5 обе направл ющие 2-3 подвижны и выполнены в виде эквидистантных независимых стержней, расположенный в пазах корпуса 4. На каретке 1 установлены фиксаторы 6 и 7 дл  поочередного взаимодействи  с направл ющими 2 и 3, нагружа  их при этом кареткой 1. В варианте устройства (фиг,1) фиксаторы 6 и 7 выполнены в виде пневматических каналов с развитой поверхностью на рабочей поверхности. На фиг. 2-4 фиксаторы выполнены в виде кольцевых элементов, изготовленных из пьезокерамического материала , деформируемого при поступлении на него электрического сигнала. На фиг.2 фиксаторы 6 и 7 выполнены в виде штоков, расположенных в электромагните 8. Подвижна  направл юща  дополнительно снабжена двухпозиционным приводом, на фиг.1 он линейный и включает в себ  серповидную выемку 9, выполненную в корпусе 4; на фиг. 2-4 двухпозиционный привод выполнен в виде привода вращени  и содержит биморфную пьезокерамическую пластину 10, один конец которой закреплен на корпусе 4, а другой взаимодействует с подвижной направл ющей 3 посредством закреплени  на ее поверхности . Устройство снабже11о также двухпозиционным линейным приводом, выполненным в виде пьезокграмической плиты 11; на которой установлен двухпозиционный привод вращени  (фиг.4), Направл ющие 2 и 3 подвижизле , двухпозиционный линейный привод каждой из них выполнен в виде электромагнитов 12 и 13 со штоками. Двухпозиционный привод соединен с системой управлени  (фиг.З). Система управлени  снабжена управл емым пере-ключателем 14, соединенны - инверсными выходами с электропневмоклапангми 15 и 16, обеспечивающими поочеред,ное сообщение фиксаторов 6 и 7 с источником вакуума (фиг.1). На фиг.2 система управлени  выполнена анал.огично , причем управл емый переключатель на инверсных выходах имеет электрический высоковольтный потенциал. Соединение дв т-пюзиционного привод; с системои управлени  может быть через дополнительньш элемент задер ки или как показано на фиг.1 и фиг.2 - непосредственно с одним из инверсных выходов управл емого пер ключател . При этом функцию элемен та задержки выполн ет непосредстве но сам двухпозиционный привод, за счет своей, инерционности. Устройство работает следующим о разом. По сигналу системы управлени  срабатывает фиксатор 7, фиксиру  к ретку 1 на подвижной направл ющей Одновременно сихнал системы управл ни  поступает на двухпозиционный п вод и последний, с небольшой задер кой, необходимой дл  надежного сце лени  фиксатора 7 с направл ющей 2 осуществл ет шаговое перемещение подвижной направл ющей 2 и закрепленной на ней каретки 1. Полость серповидной выемки 9, сообщаетс  с вакуумом что обеспечивает вт гивание в нее гибкой ленты с одновреме ным линейным перемещением ее }1едеформированного участка (фиг.1). При поступлении сигнала системы управлени  на пластину 10, последн деформируетс  и при ее изгибе происходит угловой поворот на щаг подвижной направл ющей 3 (фиг.2 и З) При поступлении сигнала системы управлени  на плиту 11 последн  , деформиру сь, обеспечивает шаговое линейное перемещение направл ющей 3, дополнительное к ее угловому повороту от пластины 10 (фиг.4). Затем от инверсного выхода системы управлени  поступает сигнал на фиксатор 6 и последний обеспечивает закрепление каретки на направл ю .щей 2, а разгруженна  подвижна  на правл юща  3 двухпозиционпым приводом возвращаетс  в исходное положение . Дальнейша  работа устройства осуществл етс  аналогично. В зависимости от сочетани  используемых в нем направл ющих, соединенных с соответствуюш ми двухпозпцноннымь приводами получаем как шаговые линейное или вращательное движени  каретки 1, так и комбинацию этих двух видов движени . Устройство дл  автоматизации манипул тора, (фиг.5) позвол ет обеспечить шаговое перемещепие каретки 1 с почти в двое больше; частотой, па счет гюочерехпюго шаго 64 вого перемещени  каждой из подвижных направл ющих, исключаюш 1Х простой каретки в период вспомогательного движени  направл ющей. Дл  реверсировани  направлени  движени  каретки 1 измен ют системой управлени  момент срабатывани  фиксаторов 6 и 7 относительно направлени  шагового двухпозиционного движени  подвижной направл ющей. По сравнению с известными устройствами , наличие в предлагаемом колебательного ведущего узла, в виде двух направл ющих, одна из которых снабжена двухпозиционным приводом , св занным с системой управлени , подключенной инверсными, выходами к фиксаторам, установленным на каретке, позвол ет повысить степень автоматизации манипул тора, сделать его более надежным. За счет просто  конструкции, устройство может с успехом использоватьс  в комплексе автоматизированного оборудовани , которым оснащаютс  приборостроительные предпри ти . Можно управл ть предлагаемым устройством с помощью ЭВМ, что повышает его универсальность . Устройство обеспечивает широкий диапазон величины шага перемещени , в зависимости от выбора типа двухпозиционного привода, от долей микрона до нескольких сантиметров, с различной частотой шаговых перемещений, по одной, двум или трем координатам. Отсутствие в нем ьгакопленной шаговой погрешности обеспечивает высокую точность шаговых перемещений, что позвол ет исключить различные датчики и осуществить требуемое перемещение ведомого звена задава сь частотой импульсов системы управлени . Устройство дл  автоматизации маниiпул тора может быть изготовлено как в малогабаритном исполнении микроманипул тора , так и с размерами, определ ющими получение высокой мощности . Оно может быть изготовлено из широко распространенных деталей. Так могут примен тьс  выпускаеьые промышленностью тшевмоцилиндры, направл ющие , пьезокерамические издели  . Устройство может быть использовано как в лабораторном высокоточном оборудовании, так и в пром1)1шленных системах. Формула изобретени  1. Устройство дл  перемещени  манипул тора, содержащее систему управлени , каретку, фиксаторы, уст новленные на каретке и две эквидистантные направл ющие, при этом не менее, чем одна из направл ющих подвижна , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точност и быстродействи  шаговых перемещени подвижна  направл юща  дополнительно снабжена двухпозиционным приводом , соединенным с системой управле ни , котора  дополнительно снабжена управл емым переключателем, с инверсными выходами которого соединены фиксаторы каретки, котора  установлена с возможностью поочеред ного взаимодействи  с каждой направ л ющей. 68
2. 2.Устройство по п.1, о т л и чающеес  тем, что подвижна  направл юща  снабжена двухпозиционным линейным приводом.
3. 3.Устройство по п.1, о т л ичающеес  тем, что подвижна  направл юща  снабжена двухпозиционным приводом вращени .
4. 4.Устройство по ПП.1, 2 и 3, отличающеес  тем, что двухпозиционный привод вращени  уст новлен на двухпозиционном линейном приводе.
5. 5.Устройство по п.1, о т л и чающее с  тем, что оно снабжено двум  подвижными направл ющими. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №276703, кл. В 25 J 7/00, 1969.