Устройство для управления робототизированным комплексом

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано при создании робототизированных комплексов. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет обеспечения параллельной работы приводов, а также повышение надежности устройства за счет обеспечения контроля выполнения команд. Для этого в устройство дополнительно введеиы четьфе датчика положения приводов, четыре фотодатчика, датчик тока, пороговый элемент, две линии задержки и логические схемы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИИ (SII 4 В 25 Л 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 395!781/31-08 (22) 23.07.85 (46) 23.12.86. Бюл. Ф 47 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбьппева (72) E.М.Карпов, А.Л.Цибер, С.И.Чаплыгин, Н.И.Назаров и В.А.Ямбиков (53) 621-229 ° 72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 672400, кл. В 25 J 9/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 746419, кл. В 25 J 9/00, 1979.

„„SU,„, 1278203 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РОВОТОТИЗИРОВАННЫМ КОМПЛЕКСОМ (57) Изобретение относится к области робототехники н может быть использовано при создании робототнзированных комплексов. Цель изобретения — повышение быстродействия за счет обеспечения параллельной работы приводов, а также повышение надежности устройства за счет обеспечения контроля выполнения команд. Для этого в устройство дополнительно введены четыре датчика положения приводов, четыре фотодатчика, датчик тока, пороговыйэлемент, две линии задержки и логические схемы. 1 э.п. ф"лы, 2 ил.

1278203

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано при создании робототизированных комплексов.

Цель изобретения — повьппение быстродействия за счет обеспечения параллельной роботы приводов, а также повьппение надежности устройства за счет обеспечения контроля исполнения команд.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 функциональная схема блока управления и коммутатора.

Устройство содержит коммутатор 1, источник 2 напряжения, элемент И-НЕ

3, элементы И 4-8, элемент HJIH НЕ 9, элементы 10 и 11 задержки, датчик 12 тока, пороговый элемент 13, блок 14 приводов манипулятора, приводгп 15-22 датчики 23-30 положения, блок 31 управления, блок 32 датчиков положения манипулятора, первый инвертор 33.

В блок управления и коммутатор входят счетчик 34, дешнфраторы 35-49, второй инвертор-50, элементы ИЛИ 5155 триггеры 56-60, ключи 61-69, интегратор 70, ждущие мультивибраторы

71-81, выключатели 82 и 83, источник

84 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении первый и вто рой схваты манипулятора раскрыты и расположены у вьгходов двухручьевого вибробункера, .который формирует два потока ориентированных заготовок, заготовки в каждом из ручьев нормально зажаты приводами 15 и 16 при.жимов вибробункера, вибробункер находится в рабочем состоянии. Заготовки на выходах вибробункера отсутствуют при этом, лучи фотодатчиков 25 и 26 выходов вибробункера не прерваны и с выходов фотодатчиков 25 и 26 поступают единичные сигналы на. вторые входы элементов И 5 и 6. Последовательность выполнения операций в робототизированном комплексе спределяется структурой блока 31 управления, который поочередно своими: выходными сигналами при помощи коммутатора 1 включает в рабочий режим приводы 15-22 и 14 технологическогс оборудования и манипулятора.

Блок 31 управления работает следующим образом, 5 !

О !

20, 15

35 сф

А!5

В момент подключения источника 2 питания выключателем 83 счетчик 34 устанавливается в ноль при помощи ин— вертора 50, интегратора 70, источника 84 опорного напряжения. Для этого в момент подключения источник 84 подает на вход интегратора 70 постоянное напряжение, которое интегрируется интегратором 70. На выходе последнего сначала имеет место нулевое напряжение, которое инвертируется инвертором 50 и в виде логической единицы поступает на вход установки счетчика

34 в ноль. Счетчик 34 устанавливается в исходное состояние. После окончания интегрирования на выходе интегратора 70 появляется напряжение логической единицы, которое инвертируется инвертором 50 в логический ноль и не препятствует работе счетчика

34. После нажатия выключателя 82 за— мыкается триггер 60,.последний своим выходным импульсом через элемент

ИЛИ 51 записывает единицу в счетчик

34. На выходе дешифратора 35 возникает логическая единица, которая поступает на управляющий вход ключа 61 коммутатора 1. Ключ 61 соединяет выход источника 2 напряжения с входами элементов И 5 и 6, Это напряжение проходит через элементы И 5 и 6, так как на их других входах присутствуют единичные сигналы, и поступает на приводы 15 и 16 прижимов вибробунке— ра. Прижимы вибробункера отпускают головные заготовки, которые выталкиваются к выходам вибробункера. По достижении вьгхода одной из заготовок луч соответствующего фотодатчика 25 и 26 прерывается, с выхода фотодатчика 25 или 26 начинает поступать нулевой сигнал на соответствующий элемент И 7 или 8. Тем самым прерывает-. ся управляющий сигнал с первого выхода коммутатора 1 и соответствующий привод 15 или 16 .грижима перестает действовать, что вызывает остановку соответствующего ручья. Таким образом обеспечивается поштучная выдача на выход вибробункера заготовок, ориентированных определенным образом.

Ориентация заготовок осуществляется при помощи механических устройств, имеющихся в каналах вибробункера.

Второй канал поштучной выдачи заготовок работает аналогичным образом.

Если на двух выходах вибробункера присутствуют одновременно заготовки, 1278203 то нулевые сигналы фотодатчиков 25 и 26,,поступающие на входы элемента

ИЛИ-HF. 9, формируют на ее выходе еднничный сигнал, служащий ответом на исполнение команды блока 31 управления. Если происходит сбой в работе одного из каналов поштучной выдачи заготовок, то на выходе блока 9 единичный сигнал не формируется и работа комплекса блокируется, что предотвращает возможность поломки механических частей. В случае нормальной работы ответный сигнал с выхода блока 9 поступает на седьмой вход блока 31 управления, т.е. на вход ждущего мультивибратора 77. Последний вырабатывает импульс с уровнем логической единицы, который через блок

51 поступает на вход счетчика 34. На выходе счетчика 34 появляется код (число 2). B результате логическая единица на выходе дешифратора 35 сменяется логическим нулем, а на выходе дешифратора 36 появляется логическая единица, которая устанавливает триггер 56 в единичное состояние. Триггер 56 сигналом своего прямого выхода открывает ключ 62 и тем подключает источник 2 питания к электрообмотке привода схвата манипулятора блока

14. После поступления команды схваты манипулятора закрываются и зажимают заготовки, высовывающиеся из выходов вибробункера. Заготовки, как и схваты манипулятора, разнесены относительно друг друга на расстояние, равное расстоянию между центрами шпинделей станка. После выполнения команды

"Зажать схваты" блок 32 датчиков положения манипулятора со своего первого выхода выдает единичный сигнал на вход блока 31 управления. После этого с выхода ждущего мультивибратора

71 через блок 51 на вход счетчика 34 поступает единичный импульс, который устанавливает на выходе счетчика 34 код (число 3), в результате появления которого на выходе дешифратора

37 возникает сигнал логической единицы. Этот сигнал с выхода дешифратора 37 через элемент ИЛИ 52 поступает на первый вход триггера 57 и устанавливает его в единичное состояние. Сигналом со своего прямого выхода триггер 57 открывает ключ 63 и подключает источник 2 к второму входу блока 14 приводов манипулятора.

После этого выполняется команда пово5

55

Для повышения быстродействия и обеспечения одновременно надежности устройства напряжение, подаваемое на привод 20 второй педали, сначала задерживается на малое время элементом 10 задержки, а затем поступает на первый вход элемента И 8. Если рота схватов со штангой манипулятора вправо. При повороте заготовки извлекаются из выходов вибробункера. После выполнения команды поворота блок

32 датчиков положения манипулятора со своего второго выхода выдает единичный сигнал, который поступает на вход ждущего мультивибратора 72. Импульс с выхода мультивибратора 72 через блок 51 поступает на счетный вход счетчика 34 и устанавливает на выходе последнего код (число 4). На выходе дешифратора 38 появляется единичный сигнал, который поступает на первый вход триггера 58. На прямом выходе последнего устанавливается логическая единица, которая открывает ключ 64, соединяющий источник 2 с входом блока 14 приводов манипулятора. В результате выполняется команда выдвижения руки манипулятора. После выполнения этой команды заготовки, зажатые в схватах, оказываются расположенными напротив цанг патронов станка. Ответ о выполнении данной команды с третьего выхода блока 32 поступает на третий вход блока 31, после чего на выходе ждущего мультивибратора 73 возникает единичный импульс, который проходит через блок

51 на вход счетчика 34 и устанавливает на его выходе код (число 5), На выходе дешифратора 39 появляется единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 53 поступает на первый вход триггера 59. Последний своим прямым выходом открывает ключ 65 и тем самым подключает источник 2 с приводами 19 и 20 педалей станка. При этом напряжение источника через датчик 12 тока включает привод 15 первой педали станка, тем самым раскрывается первая цанга станка. Мощные приводы

19 и 20, выполненные на электромагнитах переменного тока, не должны включаться одновременно, так как сум" марный пусковой ток может вывести из строя источник 2 питания и подводящие цепи. Последовательное же их включение снижает быстродействие всего комплекса.

1278203 ток, потребляемый приводом 19 первой педали, прошел пусковую стадию и достиг своего номинального значения, то сигнал с второго выхода датчика 12 тока приводит к срабатыванию порогового элемента !3, единичный входной сигнал которого поступает на вход элементов И 8. Таким образом, выходное напряжение элемента 8 включает привод 20 второй педали еще во время работы привода 19, но после прекращения потребления им пускового тока. По окончании выполнения команды Цанги разжать вьтхоцные сигналы датчиков 27 и 28 положения приводов

19 и 20 первой и второй педалей станка поступают на первый и второй входы блока 7. Если обе цанги разжались, то на выходе блока 7 появляется единичный сигнал, являющийся, ответом на выполнение команды Разжать цанги", которая поступает на вхоц блока

31 управления. Этот вход блока 31 является входом ждущего мультивибратора 78, который в момент поступления на его вход высокого уровня напряжения на своем выходе формирует импульс с уровнем логической единицы, который через блок 51 поступает на вход счетчика 34 и устанавливает на его выходе код (число 6). На выходе дешифратора 40 появляется единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 54 поступает на вход триггера 57 и устанавливает последний в начальное поло— жение. При этом ключ 63 закрывается и обесточивает привод поворота манипулятора вправо. Триггер 57 своим инверсным выходом открывает ключ бб, который подключает к источнику 2 питания привод поворота манипулятора влево. После выполнения этой команды заготовки деталей, зажатые в схватах, встают на рабочие позиции в патроны станка. Ответом о выполнении данной команды служит сигнал, который поступает с выхода блока 32 на вход блока 31 управления. В результате на выходе счетчика 34 устанавливается код (число 7), а на выходе дешифратора 41 появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 55 поступает на второй вход триггера 59, который устанавливается после этого в нулевое состояние.

Ключ 65 закрывается и отключает источник 2 от приводов 17 и 18 цанг, цанги станка сжимаются, на выходах

1О

35 датчиков 23 и 24 появляется сигнал логического ноля,, который передается на вход инвертора 33 через элемент

И 7. На выходе инвертора 33 появляется сигнал логической единицы, который затем поступает на вход ждущего мультивибратора /9, и который является ответом на выло.пнение команды !

1 I!

Сжать цанги . Единичный импульс с выхода мультивибратора 79 через блок 51 поступает на вход счетчика

34 и устанавливает на его выходе код (число 8). На выходе дешифратора 42 появляется сигнал высокого уровня, который поступает на второй вход триггера 56 и устанавливает его в исходное состояние. В результате этого на выходе триггера 56 появляется нулевой сигнал, ключ 62 закрывается и отключает источник 2 от .схвата манипулятора. Схваты манипулятора раскрываются и отпускают заготовки деталей, зажатые в патронах станка. Ответ о выполнении этой команды поступает с выхода блока 32 на вход блока 31, т.е. на вход ждущего мультивибратора 76. После это: го на выходе счетчика 34 устанавливается код (число 9), на выходе дешифратора 43 появляется сигнал, который через второй вход элемента

ИЛИ 52 поступает на первый вход триггера 57 и устанавливает последний в единичное состояние. Триггер

57 сигналом своего прямого выхода открывает ключ 63, что соответствует .повороту манипулятора вправо.

После получения ответа о выполнении команды с выхода блока 32 на выходе счетчика 34 устанавливается код (число 10). Дешифратор 44 своим выходным сигналом опрокидывает триггер 58 в начальное состояние, после чего ключ

64 закрывается. Инверсным выходом триггера 58 открывается ключ 67, который подключает источник 2 напряжения к входу блока 14 приводов манипулятора. При этом выполняется команда

Задвинуть манипулятор !. После выполнения команды ответный сигнал с пятого выхода блока 32 записывает в счетчик 34 код (число 11) . Дешифратор 45 выходным сигналом через элемент ИЛИ

54 устанавливает триггер 57 в начальное состояние, ключ 63 закрывается, а открывается ключ бб, и выполняется .команда Повернуть манипулятор влево! . После выполнения команды и при1?78203

5 !

О

15 хода ответного сигнала на вход счетчика 34 в нем устанавливается код (число )2). Дешифратор 46 выходным сигналом открывает ключ 68. В результате к выходу коммутатора 1 подключается напряжение источника 2. Зто напряжение включает привод 21 второго суппорта, и после задержки элементом 11 включается привод 22 первого суппорта. Суппорты начинают перемещать резцы к заготовкам в цангах, а патроны станка начинают вращаться.

Задержка включения суппортов позволяет разнести во времени моменты врезания резцов в заготовки и тем снизить суммарную пусковую механическую нагрузку на общий электропривод токарного полуавтомата. По окончании процесса обработки кулачковый механизм станка возвращает суппорты в исходное положение, а связанные с ними датчики 29 и 30 положения приводов

21 и 22 первого и второго суппортов выдают ответ о выполнении команды.

При этом выходные сигналы датчиков

29 и 30 положения приводов суппортов

21 и 22 поступают на первый и второй входы элемента И-НЕ 3. Во время включения приводов 21 и 22 на выходах датчиков 29 и 30 появляются сигналы логической единицы, а на выходе элемента И-НЕ 3 присутствует сигнал логического нуля. После окончания процесса обработки и возврата суппортов в исходное положение на выходах датчиков 29 и 30 появляются сигналы логического нуля, а на элементе И-НЕ

3 соответственно появляется положительный фронт сигнала логической единицы, который воздействует на вход ждущего мультивибратора 80. В результате на выходе мультивибратора 80 возникает импульс сигнала, который через блок 51 поступает на вход счетчика 34. На выходе последнего устанавливается код (число 13), а на выходе дешифратора 37 появляется сигнал, который поступает на второй вход элемента ИЛИ 53, выход которого соединен с первым входом триггера 59. Под действием сигнала с выхода дешифратора 37 триггер 59 устанавливается в единичное состоя— ние и сигналом со своего прямого выхода открывает ключ 65. В результате выполнится команда Раскрыть цанги станка . По окончании выполнения команды 1 Цанги разжать" выходные сигна20

55 лы датчиков 27 и 28 положения приводов 19 и 20 первой и второй педалей станка поступают на первый и второй входы элемента И 7. Если обе цанги разжались, то на выходе блока 7 появляется сигнал логической единицы, который поступает на вход ждущего мультивибратора 78, на выходе которого при этом формируется импульс, поступающий через блок 51 на вход счетчика 34 и устанавливающий на его выходе код (число 14). При этом на выходе дешифратора 48 появляется сигнал, который открывает ключ 69. Последний соединяет источник 2 напряжения с входами приводов 17 и 18 первого и второго пневмоклапанов. Пневмоклапаны подключают пневмосеть к внутренним полостям патронов станка. В результате этого обработанные детали выдуваются из цанг вместе со стружкой и падают в приемные лотки. Сигналы с фотодатчика 23 первой цанги и фотодатчика 24 второй цанги, сигнализирующие об отсутствии деталей в патронах станка, поступают на входы элемента И 4. Выходной единичный сигнал блока 4, поступающий на вход ждущего мультивибратора 81, является ответом об исполнении вьщува деталей из цанг. После получения ответа в счетчике 34 устанавливается код (число 15). На выходе дешифратора 49 появляегся сигнал, который через элемент ИЛИ 55 устанавливает триггер 59 в начальное состояние, в результате чего ключ 65 закрывается. Источник 2 напряжения отключается от приводов цанг, цанги сжимаются, а на выходах датчиков 27 и 28 появляется сигнал логического нуля, который с выхода блока 7 поступает на вход инвертора

33. Положительный фронт сигнала на выходе инвертора 33 воздействует на вход мультивибратора 79. Ждущий мультивибратор 79 формирует сигнал, который является ответом на выполнение команды "Сжать цанги". Единичный импульс с выхода мультивибратора 79 через блок .51 поступает на вход счетчика 34 и устанавливает на его выходе код (число О). Одновременно на пятом выходе счетчика 34 появляется импульс переполнения, который через блок 51 поступает на счетный вход счетчика 34 и устанавливает в счетчике 34 код (число 1). После этого цикл работы устройства повторяется.

1278203

Формула изобретения

1. Устройство для управления робототиэиронанным комплексом, содержащее восемь приводон и блок управле- с; ния, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами коммутатора, подключенного вторым входом к выходу источника питания, а первыми вьгходами к входам блока при- 10 нодон манипулятора, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что с целью повышения быстродействия и надежности устройства, оно содержит датчик тока, пять элементов И, восемь дат- 1. > чиков положения, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, первый иннертор, два элемента задержки и блок датчиков положения манипулятора, выходы которого соединены с пер- 20 ными входами блока управления, подключенного вторым входом к выходу первого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом первого и второго датчиков положения, второй выход коммутатора подключен к первым входам второго и третьего элементов И, подключенным выходом к входу соответственно первого и второго приводов, а вторым входом к выходу соответственно третьего и четвертого датчиков положения и первому и второму входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с третьим входом блока управления, третий выход коммутатора подключен ко входу третьего и четнертого приводов, а четвертый выход — к входу первого элемента задержки и через последовательно соединенные 40 датчик тока, пятый привод и пятый датчик положения к первому входу четвертого элемента.И, второй выход датчика тока через пороговый элемент соединен с первым входом пятого эле- 4 мента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, а выход — к входу жесткого привода, связанного через датчик положения с вторым входом четвертого эле- 0 мента И, соединенного выходом непосредственно с четвертым входом блока управления и через первый инвертор с пятым входом блока управления, пятый выход коммутатора подключен к ( входу второго элемента задержки и через последовательно соединениьге седьмой привод, седьмой датчик положения и элемент И-11Е с шестым входом блока управления, а выход второго элемента задержки через последовательно подключенные восьмой привод и восьмой датчик положения соединен с вторым входом элемента И†.НЕ.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый выключатель, пять триггеров, пять элементов ИЛИ, пятнадцать дешифраторон, одиннадцать ждущих мультивибраторон и последовательно соединенные источник опорного напряжения, второй выключатель, интегратор, второй инвертор и счетчик, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а первые выходы — к соответствующим входам всех дешифраторон, выход второго дешифратора соединен с первым нходом первого триггера, подключенного вторым входом к выходу восьмого дешифратора, выход третьего дешифратора соединен с первым выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу девятого дешифратора, а выход — к первому входу второго триггера, выход четвертого дешифратора соединен с первым входом третьего триггера, подключенного вторым входом к вьгходу десятого дешифратора, выход пятого дешифратора соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу тринадцатого дешифратора, а выход — к первому входу четвертого триггера, выход шестого дешифратора соединен с первым входом четвертого элемента

ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу одиннадцатого дешифратора, а выходом к второму входу второго триггера, выход седьмого дешифратора соединен с первым вхоцом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого дешифратора, а выход — к второму входу четвертого триггера, выход первого дешифратора, выход первого триггера, первый и второй выходы второго триггера, первый и второй выходи третьего триггера, ныход четвертого триггера, выход двенадцатого дешифратора и выход четырнадцатого дешифратора соединены с соответствующими выходами блока управления, выход каждого ждущего мультивибратора поцключен к соответствующему первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым ньгходом счетчика, а

12 третий вход — с выходом пятого триггера, подключенного входом к выходу первого выключателя, первые входы блока управления с входами первых шести ждущих мультивибраторов, а вторс й, третий, четвертый, пятый и шестой входы — с входами одиннадцатого, седьмого, восьмого, девятого и десятого ждущего мультивибратора соответственно.

1278203

Составитель Е.Политов

Техр ед В. Кадар

Корр ект ор И. Му с к а

Редактор E.Ïàïï

Подписное

Тираж 1031

ВНИ1ПМ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская на6., д. 4/5

Заказ 6796/15

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужго о л. Проектная, 4 р д у