Устройство для программного управления промышленными роботами

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОММЧПЕННЫМИ РОВО .ТАМИ, содержсодее блок датчиков наличия деталей, выходы которого подключены к входам блока поиска nporpsiMM, три параллельно соединенных блока программ, управлямыие выходы которых соединены с приводами роботов, о тличаю . щееся тем, что, с целью повышения точности синхронной работы промышленных роботов и упрошения управления ими, введены три логических переключателя, датчик считывания nporpaMNbi и последовательно соединенные датчик тактовых импульсов и генератор тактовых импульсов , выход которого соединен с первыми входами логических переключателей , соединенных вторыми входами с соответствующими выходами § блока поиска прогргиим, а выходами СЛ с входами блоков программ.

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„

Ц511 а 05 В 19 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3385108/18-24 (22) 01.02.82 (46) 07 ° 02 ° 84 ° Бюл. Р 5 (72) Э.Н.Мялковский, A.À.Àñàòóðoâ, В.М.Бендюжик, С.P.Магуньи В.П.Попов (71) Экспериментально-конструкторский и технологический институт автомобильной промышленности (53) 621.503,55(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 491929, кл, 0 05 В 15/02, 1972.

2 ° Патент Франции Р 2359450, кл. 0 05 В 19/18, опублик. 1978 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫЧЛЕННЬ1МИ РОБОТАМИ, содержащее блок датчиков каличия детал ия еталей, выходы которого подключены к входам блока поиска программ, трн н параллельно соединенных блока п ограмм, управляющие выходы кот р о ых прогр соединены с приводами роботов, о т« л н ч а ю, щ е е с я тем, что, с целью повышения точности синхронной работы промышленных роботов и упрощения управления ими, введены три логических переключателя, датчик считывания программы и последовательно соединенные датчик тактовых импульсов и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами логических переключателей, соединенных вторыми

O входами с соответствующими выходами блока поиска программ, а выходамис входами блоков программ.

1072ООО

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, то каждый логический переключатель содержит три канала, в каждом из которых содержится последовательно соединенные блок памяти, блок усиления и распределитель импульсов, первые выходы которых соединены с аналогичными выходами распределителей импульсов других каналов, вторые выходы — с первыми входами блока

Изобретение относится к технике автоматического управления и может найти применение для программного управления роботами с целью, например, обработки плоских поверхностей деталей произвольной конфигурации при их конвейерной подаче в автомобильной, машиностроительной и других отраслях промьыленности.

Известно устройство для управления роботом-окрасчиком, содержащее фотосчитывающий блок, блок управлеНия подачей краски, блок управления движением краскораспылителя, блок регистрации сдвига, входы которого подключены к соответствующим датчикам фотосчитывающего блока, элемент

ЦЛИ, коммутатор окраса, сигнальные входы которого соединены с соответствующими выходами блока регистров сдвига и с соответствующими входами элемента ИЛИ, а выход подключен к входу блока управления подачей крас,ки, триггер, датчик скорости транспортера, элемент И, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, второй вход - к датчику скорости транспортера и к управлялцему входу блока регистров сдвига, а выход — к счетному входу триггера, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, опроса и с блоком управления движением краскораспылителя 1 .

Недостатком устройства является появление сбоя в его работе, что объясняется кратковременным переры вом в питании или помехами и связано с ненадежностью хранения информации в регистрах. для управления группой роботов требуется применение несколь- ких устройств, при этом усложняется управление.

Известно также устройство по контролю за функционированием промьатленных роботов,производящих совокупность 45 движений по заранее установленным программам для обработки деталей памяти, второй вход которого подключен ко второму входу логического переключателя и к аналогичным входам блоков памяти других каналов, вторые входы блоков усиления соединены между собой и подключены к первому входу логического переключателя, третий выход распределителя импульсов каждого канала соединен с третьим входом блока памяти следующего канала. различной формы и габаритов, включающее детекторное устройство на основе множества двухпозиционных обнаруживающих элементов, размещенных по всей площади стационаоного поста на пути движения деталей к роботу для распознавания их форьы и габаритов с последующим их дифференцированием, причем каждой детали соответствует определенная комбинация ответных сигналов упомянутых обнаруживаемых элементов, устройство поиска программ, которое на основании получаемой информации (данных) детекторного устройства выбирает соответствующую программу. Устройство поиска программ характеризуется тем, что оно образовано сетью логических включений с числом выводов, равным максимально возможному числу комбинаций ответных сигналов упомянутых обнаруживаемых элементов, причем каждое включение (соединение) связано с отдельной программой либо с возможностью программы. устройство поиска программ выполнено на печатных схемах. Детекторное устройство состоит из 7-ми обнаруживающих элементов, а количество выходов устройства поиска программ составляет

256 5 2l, Линия обработки промымпенных деталей, патентуемая известньм устройством, состоит иэ транспортера для перемещения деталей, детекторного устройства для распознавания формы, деталей, робота и описанного контрольного устройства. для повышения производительности линия обработки деталей состоит иэ нескольких транспортеров для перемещения деталей, управляемых контрольным устройством наряду с устройством синхронизации функционирования контрольного устройства для последовательного управления как системами роботов, так и каждым роботом внутри каждой системы.

1072000

Недостатком известного устройства является появление большого числа детекторных устройств, наличие устройства синхронизации функционирования контрольного устройства, использованпе большого числа программ при необходимости повышения производительности линии. При этом увеличиваются производственные площади для обработки деталей, что приводит к повышению стоимости.

Устройство синхронизации имеет низкую точность, ибо требуется обеспечение синхронной работы промышленных роботов. Число программ велико и равно числу промышленных роботов, умноженному на число типов деталей.

Цель изобретения — повышение точности синхронной работы промышленных роботов к упрощение управления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления промышленными роботами, содержащее блок датчиков наличия-деталей, выходы которого подключены ко входам блока поиска программ, три параллельно соединенных блока программ, управляющие выходы которых соединены с приводами роботов, введены три логических переключателя,датчик считывания программы и последовательно соединенные датчик тактовых импульсов и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами логических переключателей, соединенных вторыми входами с соответствующими выходами блока поиска программ, а выходами - со входами блоков программ.

Каждый логический переключатель содержит три канала, в каждом из которых содержится последовательно соединенные блок памяти, блок усиления и распределитель импульсоэ, первые выходы которых соединены с аналогичными входами распределителей импульсов других каналов, вторые выходы — с первыми входами блока памяти, второй вход которого подключен ко второму входу логического переключателя и к аналогичным входам блоков гамяти других каналов, вторые входы блоков усиления соеди-, нены между собой и подключены к первому входу логического переключателя, третий выход распределителя импульсов каждого канала соединен с третьим входом блока памяти следующего канала.

При акой схеме устройство обеспечивает точное и непрерывное управление прожженными роботами без устройства синхронизации. Повышение производительности линки не требует дополнительных затрат, ибо обработка

50 деталей роботами происходит в определенных зонах непрерывно и не требуется дополнительного оборудования.

Схема управления проста, число программ не зависит от числа промыаленных роботов.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема логического переключателя; на фкг. 3 блок-схема одного из каналов; на фиг. 4 — Схема блока памяти на фиг. 5 — схема блока усиления; на фиг. 6 — схема распределителя кмпульсов; на фиг. 7 — схема блока поиска

Ф программ. устройство (фиг. 1) для программного управления промьааленными роботами 1-3, например при конвейерной 4 подаче разнотипных деталей 5-7, содержит блок 8 датчиков наличия деталей, соединенное с блоком 9 поиска программ, запоминающее устройство 10 программ с тремя блоками 11-13 программ, управляющие выходи которых

14-19 соединены параллельно к подключены к первому, второму к третьему промышленным роботам 1-3. В устройство введены последовательно соединенные датчик 20 тактовых импульсов и генератор 21 тактовых импульсов, датчик 22 считывания программ, свя занный с блоком 9 поиска программ, первый логический переключатель 23, второй логический переключатель 24 к третий логический переключатель 25, подключаемый управляющими выходами

26-31 к управляющим входам третьего блока 13 чрограмм, первым входом 32к третьему выходу блока 9 поиска программ, соединенного вторым выхо дом 33 с первым входом второго логического переключателя 24. связанного управлякиакмк виходамк с управляющими входами второго блока 12 програьэ, вторым входом 34 — со вторыми входом третьего логического переключателя 25 и с выходом 34 генератора 21 тактовых импульсов, подключаемого этим вйхо= дом ко второму входу первого логического переключателя 23, соединенного первым входом 35 с первым выходом блока 9 поиска программ, управляющими энходемк — с управляющими входами первого блока 11 программ.

Логический переключатель 25 (фиг. 2} содержит первый канал 36, подключенный первым выходом 37 к первому входу 38 второго канала 39, соединенного первым выходом 37 с первым входом 38 третьего какала 40 подключенного вторым входом к первому входу 32, второму входу второго канала 39, и ко второму входу перво

ro канала 36, соединенного третьйм входом 34 — со вторым входом логкческого переключателя 25, с третьими входами второго канала 39 и третьего канала 40 соединенного управ( ляющими входами с управляющими выходами 26-31 логического переключателя

25, подключенными к управляющим выхо5 дам первого канала 36 и второго канала 39.

Аналогично построены остальные два логические переключателя (23 и 24), подключаете первыми входами к блоку

9 поиска программ (фиг. 1).

Канал 36 (фиг. 3) содержит блок 41 памяти, блок 42 усиления и распределитель 43 импульсов, подключенный первыми управляющими выходами 26 -31 к управляющим выходам блока 36, вторым управляющим выходом 44 — к первому входу блока 41 памяти, первым вы«ходом 37 — к первому выходу блока 36, вторым выходом 45 — ко второму входу 2О блока 41 памяти, четвертым входом 32 связанный со вторым входом блока 36, первым выходом 46 — с первым входом блока усиления 42 и вторым входом распределителя 43, связанного первым 25 входом 47 с первым выходом блока 42 усиления и третьим выходом 48 †.со вторым входом блока 42 усиления, подключенного третьим входом 34 к третьему входу блока 36 и четвертым 3g входом 49 - ко второму выходу блока

41 .памяти, Аналогично устроены остальные дВа канала — 39 и 40 (фиг. 2), установленные в логическом переклячате" ле 25. Общее число каналов в трех логических переключателях 23-?5 равно девяти.

Блок 41 памяти (фиг. 4) содержит элемент И 50, первый элемент ИЛИ-HE

51 и второй элемент ИЛИ-НЕ 52.

Блок 42 усиления (фиг. 5) содержйт элемент И 53 и усилитель 54 постоянного тока.

Распределитель 43 импульсов 45 (фиг. 6) содержит обмотку 55 шагового искателя, первый головной контакт 56, второй головной контакт 57, якорный контакт 58, первое поле 59 шагового искателя со щеткой„ второе поле 60 шагового искателя со щеткой, блок 61 питания, элемент И 62, первый эЛемент ИЛИ-НЕ 63 и второй эйемент

ИЛИ-НЕ 64.

Количество блоков 11-13 программ (фиг. 1) запоминающего устройства 10 55 соответствует числу типов деталей 5-7, имеющих различную конфигурация, и не зависит от числа про ыиленных роботов 1-3.

Блок 9 поиска программ может 60 быть выполнен, например,по схеме, изображенной на фиг. 7, Он состоит иэ шести элементов ИЛИ-НЕ 65 70, иэ шести элементов И 71-76,. элемента

ИЛИ 77 и элемента 78 задержки. 65

Входы блока подключаются к выходам элементов И 75, 72 и 71, причем появление сигнала на одном из выходов зависит от комбинации сигналов на выходе блока 8 датчиков, .".одержащего три двухпозиционных обнаруживающих элемента 79-81 типа фотоэлект-, рических ячеек или электромеханических датчиков, и от появле ния сигнала на выходе датчика 22 считывания программ при поступлении детали в зону опознавания, Таким образом уменьшается число двухлозиционных обнаруживающих элементов.

Устройство работае". следующим образом„

Работа схемы начинает"я с того, что датчик 20 тактовых импульсов совместно с генератором ?1 тактовых импульсов вырабатывают последовательность импульсов на выходе 34, пропорциональнуя скорости движения конвейера 4 с деталями 5-7. При поступлении первой детали 5 (фиг. 1) в зону блока 8 срабатывает датчик 22 считывания программ и двухгозиционные обнаруживакщие элементы 79-81 в комбинации, характеризующей тип детали (фиг. 7). На выходе элемента

И 75 появляется сигнал 32, разрешающий работу третьего логического переключателя 25 (фиг. 1). Одновременно этот сигнал через элемент ИЛИ 77 поступит на память, собранную яа элементах ИЛИ-HE 68 и 69.Сигнал с выхода элемента 69 йоступает на элемент 78 задержки и далее через элемент ИЛИ-НЕ 70 — на входы элементов И 71-75, запрещая таким образом появление новых сигналов на выходах элементов 71-75 до момента полного выхода детали 5 из зоны опознавания блока 8. В момент полного выхода детали 5 комбинация сигналов от двухпозиционных обнаруживающих элементов 79-81 обеспечивает три сигала

"1" на входе элемента И 6, что приводит к появлению сигнала "1" на выходе элемента И 76 и сброс;- памяти сигнала по входу 32 блока поиска программ, который готов пр; нять в зону опознавания следуляуя дет=ль 5.

Такое построение схемы позволяет опознавать с помощья датчика 22 считывания программ типы деталей с минимальным числом двухпозиционных обнаруживающих элементов 79-81, От сигнала иа входе 32 через первый вхоц третьего логического переключателя 25 на вторых входах трех элементов И 50 (фиг. 4) первого, второго и третьего блоков памяти, входящих в состав трех блоков, появляется сигнал "1", ко орый запомнится только в первом блоке 41 памяти (фиг. 4 ибо на первых входах 38 элементов И 50 второго и третьего

1О720О0 блока 82 и 83 памяти имеется потенциал логического нуля третьего выхода блока 61 питания, поступающего через первый выход первого и второго каналов 36 и 39 с первого выхода распределителей этих блоков, соединенных с третьим выходом блока 61 питания (фиг. 6) благодаря тому, что вторые головные контакты 57 этих распределителей импульсов разомкнуты. Второй сигнал "1" на третий вход элемента И 50 (фиг, 4) блока 41 поступает со второго выхода блока 61 через первую ламель первого поля 59 шагового искателя (фиг. 6} и выход 44 распределителя 43 первого канала 36 (фиг. 3}. Вход 38 (фиг. 2) блока Зб остается не подключенным.

В блоке 41 памяти на выходе элемента И 50 появляется сигнал "1", который через первый элемент ИЛИ-НЕ ®

51 появляется на выходе второго элемента ИЛИ-НЕ 52, который подает этот сигнал на первый вход элемента 51, обеспечивая таким образом запоминание сигнала "1" и появление его на 25 выходе.

Появление этого сигнала обеспечивается спустя время прохождения детали от датчика 20 тактовых импульсов до блока 8. Сигнал на выходе 30 появляется всякий раз, как только с выхода блока 9 поиска программ появляется сигнал 32 (или 33, 35).

За это время датчик 20 тактовых импульсов через генератор 21 так- З5 товых импульсов (фиг. 1), вырабатывая управляющие импульсы, пропорциональные скорости перемещения конвейера с деталями, не включает логический переключатель 25, ибо для этого необ;;одимо, чтобы на входах элемента И 53 были два сигнала "1" (фиг. 5).

Третьи входы каналов 36, 39 и 40 соединены между собой и подключены ко входу логического переключателя

25. Таким образом, подача сигнала "1" от генератора 21 тактовых импульсов происходит во весь период перемещения конвейера с деталями в каждый из трех переключателей 23-25, на вторые входы элементов И 53, которые управляют при наличии одного из сигналов 32, 33, 35 переключением одного из трех шаговых искателей в первых каналах логических переключателей

23-25 путем включения каждой обмотки 55 через усилитель 54 (фйг. 5, 6), ибо любой из этих сигналов вызывает появление сигнала 46 на первом выходе первых блоков памяти этих блоков. 60

После появления сигнала на входе 32, определяющего тип обрабатываемой детали, и включения блока 25, появляется сигнал "1" с выхода второго элемента ИЛИ-НЕ 52, блока 41 памяти, и сигнал "1" второго выхода этого блока 41 (фиг. 4), поступающего через четвертый вход блока 41 (фиг. 4), поступающего через четвертый вход блока 42 усиления (фиг. 5) на третий вход усилителя постоянного тока 54, который сигналом по цепи включает обмотку 55 шагового искателя распределителя импульсов 43, подключенную к блоку 61 питания (фиг. 6 ) . о управляющего сигнала 46 оказывается Заблокированным на время, пока деталь находится в зоне датчика 22 считывания программ. После выхода детали из эоны датчика 22 ,на входах элементов И 71-75 от него появляется сигнал логического

"0", и сигнал 32 исчезает, обеспечивая снятие сигнала "1" с выхода элемента И 50. Сигнал 49 через второй выход блока 41 и четвертый вход блока 42 в виде логического "0" подается на третий вход усилителя 54.

Блокировка снимается. Управление включением и отключением усилителя постоянного тока 54 обеспечивается с выхода усилителя 54, на первом входе которого постоянный сигнал "1" с первого выхода блока памяти 41 (фиг. 4) и периодические сигналы с выхода генератора 21 тактовых импульсов фиг. 1. Переключение распределителя 43 осуществляется включением и отключением обмотки 55 шаговогo искателя с периодичностью сигналов от генератора 21 тактовых импульсов (фиг. 5, 6 и 1) .

Спустя время прохождения детали от датчика 22 считывания программ начинается работа первого робота по сигналам управления с выхода третьего блока 13 программ. Распределитель

43 первым управляющими выходами

26-31 подключается к выходам канала

36, соединенный этими выходами с другими каналами 39 и 40 (фиг. 2) третьего логического переключателя

25, и к управляющим 26-31 выходам этого блока 25. К управлякщим выходам распределителя 43 импульсов подключается второе поле 60 шагового искателя (фиг. 6), щетка которого подключена к блоку 61 питания. Таким образом, на управляющих входах третьего логического переключателя 25 последовательно появляется управляющий сигнал "1", переключение которого обеспечивается датчиком 20 тактовых импульсов. Такая схема позволяет упростить управление роботом 1, и третий блок 13 программ будет представлять собой программную сетку, в узлах которой впаиваются диоды. Программа, набранная на диодах, не зависит от перерыва в питании устройства.

С момента начала работы распределителя 43 импульсов в первом канале 36 третьего логического переключателя 25 замыкается второй контакт 5 7, з амыкая второй логический выход "1" блока 61 питания (фиг. 6}. На 5 первом выходе 37 распределителя импульсов появляется сигнал "1" (фиг. 5). Первый выход 37 через первый выход канала 36 (фиг,,2) связан с первым входом 38 второго 16 канала 39, имеющего схему, аналогичную.-схеме (фиг ° 3), у которой связь с третьим входом блока памяти, установленного во втором канале 39.

Таким образом, сигнал "1" появляется на первом входе элемента И 50 (фиг. 4} второго канала 39. При появлении второй детали 5 в блоке 8 датчиков наличия в работу вступает канал 39 третьего логического переключателя 25. Аналогично, после появления третьей детали 5 в работу вступает третий канал 40 (фиг. 2) третьего логического переключателя 25. Включение сначала одного 25 канала, потом двух и затем трех обеспечивается одним датчиком 20 тактовых импульсов.

По истечении времени работы первого робота и времени, через ЗО которое вторая деталь 5 появляется в зоне блока 8 после выхода первой детали 5 из зоны работы первого робота 1 и небольшой задержки, что соответствует определенному числу переключений первого распределителя импульсов 43 от датчика 20 тактовых импульсов„ в третьем блоке 13 программ диодами набирается программа для работы второго робота 2, так как первая деталь 5 4О входит в зону его работы. Управление роботом осуществляется управляющими сигналами по выходам 16 и 17. Аналогичным образом осуществляется начало управления сигналами по выходам 18 и 19 45 третьим роботом 3 для первой детали 5

Общее число управляющих выходов 26-31 логического переключателя 25 равно числу управляющих выходов 14-19 роботами 1-3, что с помощью датчика 20 Я) тактовых импульсов равно определенному числу переключений обмотки шагового искателя 55. По отношению к известному устройству такое построе-. ние позволяет уменьшить число прог- 55 рамм управления роботами и увеличивает производительность линии без дополнительных затрат.

После окончания управления первого канала 36 третьим роботом 3 распределитель 43 импульсов щеткой 60 (фиг..6) переключается с предпоследней ламели на последнюю, которая подключен а к первому в ходу зле ме н т а

И 62, и на двух входах этого элемен- та появляются сигналы логических "1".

На выходе элемента И 62 сигнал логической "1" запоминается с помощью элементов ИЛИ-HE 63 и 64, и через первый головной контакт 56, якорный контакт 58 с третьего выхода распределителя сигнал логической "Г 48 подается на первый вход усилителя постоянного тока 54 (фиг ° 5), к которому подключается обмотка 55 шагового искателя (фиг. 6}. Отключение обмотки осуществляется якорным контактом 58. Таким образом, осуществляется самовозврат в начальное положение первого распределителя 43.

Одновременно с выхода элемента ИЛИ-НЕ

64 сигнал (фиг. 6) логической "1" подается на второй вход элемента

ИЛИ-НЕ 52 в блоке памяти 41 (фиг. 4), обеспечивая сброс сигнала логической "1".

Преимущество описываемой схемы заключается в том, что предлагаемое устройство обеспечивает управление промышленными роботами непрерывно, без устройства синхронизации, обеспечивая в этом случае более высокую точность работы, причем совместная работа роботов не зависит от перерыва в плутании схемы. Схема управления проста, число программ не зависит,от числа промышленных роботов.

При необходимости увеличения числа обрабатываемых деталей и соответственного увеличения числа обслуживаемых параллельно конвейеров точность синхронизации и простота управления роботами не нарушается, ибо возможно параллельное управление роботами.

Диаграмма работы устройства при этом для всех параллельно работающих конвейеров будет однотипной„

"аким образом, преимуществом предлагаемого устройства является и то, что наибольший экономический эффект достигается в случае обработки поверхностей деталей разных типов на одном конвейере, ибо параллельное управление роботами конвейеров предполагает только увеличение числа выпускаемых деталей.

Базовым устройством является система управления роботом окрасочным РО-ЗВ, работающим на Ставропольском заводе автоприцепов,, Известная система программного управления роботом позволяет обрабатывать только один тип детали. Для обеспечения обработки трех видов деталей необходимо три линии, что связано в три раза большими затратами, чем при применении предлагаемого устройства.

1072000 фиа.4

1072000

1072000

Составитель И. Ивец

Редактор Н. Егорова Техред A.йабииец Корректор Г. Решетник

«ее««в а«

Закаэ 123/39 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Рауаская яаб., д. 4/5

«Ю М В« «Э Ю ««

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4