Устройство для программного управления позиционированием тележки манипулятора

 

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для автоматического управления позиционированием подвижных промышленных роботов, например, перемещающихся вдоль металлоконструкций типа ферм при контактно-дуговой точечной сварке. Цель изобретения - повышение производительности и расширение функциональных возможностей путем управления позиционированием тележки манипулятора по заданной программе в автоматическом режиме. В устройство, содержащее блок путевых упоров, который расположен на тележке манипулятора и имеет возможность взаимодействия с путевыми датчиками положения , установленными на разной высоте в зоне исходного положения тележки и в каждой зоне позиционирования, блок управления торможением и коммутацией, выход которого подключен к двигателю привода тележки манипулятора, дополнительно введены блок программного управления, логические элементы 2И и ИЛИ, два триггера , три ключа, элемент задержки и одновибратор. Автоматическое позиционирование тележки манипулятора осуществляется по сигналам блока программного управления, сигналы которого через элементы 2И, подключенные также к выходам путевых датчиков положения, через элементы ИЛИ и триггеры управляют работой ключей, подключенных к входам блока управления торможением и коммутацией. В зависимости от состояния ключей включается соответствующий режим работы привода тележки - движение вперед, движение в исходное положение , динамическое торможение и остановка в требуемой зоне позиционирования. 5 ил. (Л со 05 4: N О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄÄ 1364464 (su 4 В 25 J 9 00, 9 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

II

i>I IÕÄ "

C, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 40?3532/31-08 (22) 02.06.86 (46) .07.01.88. Бюл. № 1 (71) Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) А. И. Бондаренко, В. А. Тимченко, Г. Н. Стрекалов, А. С. Лихошва и В. Н. Скорина (53) 621-229.72 (088.8) (56) Марголин М. М. Точная остановка электроприводов. — М.: Энергоатомиздат, 1984, с. 87, рис. 53, с. 94, рис. 59. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕМ ТЕЛЕЖКИ МАНИПУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано для автоматического управления позиционированием подвижных промышленных роботов, например, перемещающихся вдоль металлоконструкций типа ферм при контактно-дуговой точечной сварке. Цель изобретения— повышение производительности и расширение функциональных возможностей путем управления позиционированием тележки манипулятора по заданной программе в автоматическом режиме. В устройство, содержащее блок путевых упоров, который расположен на тележке манипулятора и имеет возможность взаимодействия с путевыми датчиками положения, установленными на разной высоте в зоне исходного положения тележки и в каждой зоне позиционирования, блок управления торможением и коммутацией, выход которого подключен к двигателю привода тележки манипулятора, дополнительно введены блок программного управления, логические элементы 2И и ИЛИ, два триггера, три ключа, элемент задержки и одновибратор. Автоматическое позиционирование тележки манипулятора осуществляется по сигналам блока программного управления, сигналы которого через элементы 2И, подключенные также к выходам путевых датчиков положения, через элементы ИЛИ и триггеры управляют работой ключей, подключенных к входам блока управления торможением и коммутацией. В зависимости от состояния ключей включается соответствующий режим работы привода тележки — движение вперед, движение в исходное положение, динамическое торможение и остановка в требуемой зоне позиционирования.

5 ил.

1364464

Изобретение относится к робототехнике, в частности к устройствам программного управления внутрицеховыми транспортными средствами, и может быть использовано для . автоматического управления позиционированием промышленных роботов, установленных на транспортную тележку и перемещающихся, например, вдоль узлов металлоконструкций типа ферм при контактно-дуговой точечной сварке.

Целью изобретения является повышение производительности и расширение функциональных возможностей устройства путем управления позиционированием тележки манипулятора по заданной программе в автоматическом режиме.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — блок путевых упоров; на фиг. 3 — схемы ключей; на фиг. 4 — схема блока управления торможением и коммутацией; на фиг. 5— эпюры сигналов на выходах элементов уст.ройства.

Тележка 1 манипулятора установлена на колесах на рельсах 2. Двигатель 3 связан с приводными колесами тележки. На передней стороне тележки 1 расположен блок путевых упоров 4. В каждой зоне 5 позиционирования тележки 1 установлены параллельно рельсам 2 и разнесенные по высоте путевые датчики 6 положения зон сварки и путевой датчик 7 исходного положения тележки. Выходы путевых датчиков 6 положения по шинам 8 соединены с первыми входами элементов 2И 9 выбора зон сварки. Выход путевого датчика 7 исходного положения тележки по шине 10 подключен к первому входу элемента 2И 11.

Выход источника 12 задающего напряжения соединен с входами датчиков 6 и 7 положения, а вход — с первым выходом блока 13 программного управления. Вторые выходы блока 13 программного управления подключены к вторым входам элементов 2И 9 выбора зон сварки, выходы которых соединены с первыми входами перВого элемента

ИЛИ 14. Выход первого элемента ИЛИ 14 через первую дифференцирующую цепочку 15 соединен с первым входом первого триггера 16. Третий выход блока 13 программного управления подключен к второму входу элемента 2И 11, выход которого связан с вторым входом первого элемента

ИЛИ 14. Третий выход блока 13 программного управления через элемент 17 задержки подключен также к второму входу элемента ИЛИ 18, первые входы которого соединены с вторыми выходами блока 13 программного управления. Выход второго элемента ИЛИ 18 через вторую дифференцирующую цепочку 19 подключен к второму входу первого триггера 16, выход которого через первый ключ 20 соединен с первым входом блока 21 управления торможением и коммутацией. Выход первого элемента

ИЛИ 14 через ключ 22 связан с вторыми

55 источнику питания.

Контакты контактора В замыкаются и обмотки двигателя 3 привода тележки подключаются к источнику питания. Тележка 1 манипулятора начинает перемещаться по рельсам 2 из исходного положения в заданную зону 5 сварки.

В процессе перемещения тележки 1 манипулятора блок 4 путевых упоров последовательно взаимодействует с путевыми датчи2 входами блока 21 управления торможением и коммутацией. Третий выход блока 13 программного управления через третью дифференцирующую цепочку 23 подключен к первому входу второго триггера 24. Выход первой дифференцирующей цепочки 15 подключен к входу одновибратора 25, выход которого через четвертую дифференцирующую цепочку 26 соединен с вторым входом второго триггера 24. Выход последнего через

10 третий ключ 27 соединен с третьим входом блока 21 управления торможением и коммутацией, выходы которого подключены к обмоткам двигателя 3 привода тележки манипулятора. Выход четвертой дифференцирующей цепочки 26 соединен с входом блока 13 программного управления. Ключ 20 содержит транзистор 28 и элемент 29 коммутации, ключ 22 — транзистор 30 и элемент 31 коммутации, а ключ 27 — транзистор 32 и элемент 33 коммутации. Эле26 мент 29 включает в себя обмотку 34 управления и нормально разомкнутый контакт.

Элемент 31 включает в себя обмотку 35 управления и три нормально разомкнутых контакта, а элемент 27 — обмотку 36 управления и нормально разомкнутый кон2 такт.

Устройство работает следующим образом.

В блоке 13 программного управления (в качестве которого может использоваться, например, устройство УЦМ-663) предвари= тельно задается в режиме обучения программа позиционирования тележки 1 манипулятора. При необходимости установки тележки 1 манипулятора в одну из зон 5 сварки на одном из вторых выходов блока 13 программного управления появляется напряжение, которое поступает на один из первых входов элемента ИЛИ 18 и на один из вторых входов элемента 2И 9. Одновременно такое же напряжение поступает с первого выхода блока 13 программного управления на вход источника 12 задающего напря40 жения и включает его. С выхода источника 12 напряжение постоянного тока поступает на входы датчиков 6 и 7 положения. С выхода второй схемы ИЛИ 18 сигнал поступает на вход второй дифференцирующей цепочки 19, на выходе которой формируется короткий импульс. Этот импульс по второму входу первого триггера

16 устанавливает последний в единичное состояние. По сигналу первого триггера 16 открывается ключ 20 и подключает блок 21 0 управления торможением и коммутацией к

1364464

3 ками 6 положения зон сварки. Путевые датчики 6 срабатывают и на их выходах формируются импульсные сигналы прямоугольной формы, длительность которых со ответствует времени взаимодействия путевых упоров с путевыми датчиками 6 положе- ния зон сварки.

Сигналы с выходов путевых датчиков 6 положения зон сварки поступают на первые входы элементов 2 И 9. При совпадении сигналов, поступающих с второго выхода 0 блока 13 программного управления и с выхода путевого датчика 6 положения, на выходе соответствующего элемента 2И 9 появляется сигнал прямоугольной формы, который через элемент ИЛИ 14 поступает на вход первой дифференцирующей цепочки 15.

На выходе последней формируется короткий импульс, соответствующий переднему фронту прямоугольного импульса. Этот импульс устанавливает первый триггер 16 в нулевое состояние. 20

Транзистор 28 ключа 20 закрывается и контакт элемента 29 размыкается. В результате этого обмотка управления контактора В отключается от источника питания, его контакты размыкаются и двигатель 3 привода тележки 1 также отключается.

Одновременно сигнал прямоугольной формы с выхода элемента ИЛИ 14 поступает на ключ 22. Транзистор 30 ключа 22 открывается и по обмотке 35 начинает течь ток.

Контакты элемента 31 замыкаются. При этом обмотка управления контактора Kl блока 21 подключается к источнику питания. Контакты контактора К! замыкаются, в результате чего включается режим динамического торможения. Также к источнику питания подключаются обмотка реле РД, контакты ко- 35 торого с выдержкой на размыкание блокируют обмотку контактора Кl, и обмотка реле РВ, контакты которого с выдержкой на замыкание включают цепь питания обмотки контактора К2. Время выдержки на замыкание контакта реле РВ выбрано та- 40 ким, чтобы после начала торможения скорость движения тележки упала до минимума.

После замыкания контактов контактора

К2 в цепь управления торможением подключается напряжение переменного тока. Поэто- 4 му в статор двигателя поступает переменный ток и двигатель в режиме двухтокового управления переходит на ползучую частоту вращения. Тележка 1 манипулятора медленно двигается по рельсам 2.

После прекращения контакта упора 4 с путевым датчиком 6 положения действие импульса прямоугольной формы с выхода элемента ИЛИ 14 прекращается и ключ 22 закрывается.

В результате этого обмотки реле РД, PB u контактора К2 отключаются от источника питания. Подача напряжения переменного тока в статор двигателя 3 прекращается.

Так как контакт реле РД включен в цепь

4 питания обмотки контактора К! и он работает с выдержкой на размыкание, то в этом случае контакты контактора Кl замкнуты, и двигатель 3 тормозится в режиме динамического торможения. Тележка 1 останавливается в заданной зоне, а после размыкания контакта реле РД контактор Кl отключается от источника питания.

Одновременно с прекращением действия прямоугольного импульса на выходе элемента ИЛИ 14 с выхода первой дифференцирующей цепочки 15 короткий импульс, соответствующий заднему фронту прямоугольного импульса, поступает на вход одновибратора 25, на выходе которого формируется сигнал прямоугольной формы.

При каждом позиционировании тележки

1 манипулятора в соответствующей зоне сигнал прямоугольной формы с выхода одновибратора 25 поступает на вход дифференцирующей цепочки 26, на выходе которой формируется короткий импульс. Этот им-. пульс поступает на второй вход триггера 24, поддерживая его в нулевом состоянии.

Одновременно сигнал с выхода дифференцирующей цепочки 26 является сигналом. об окончании цикла и поступает на вход блока 13 программного управления, после чего снимается сигнал с соответствующего второго выхода блока 13 программного управления.

Таким образом, по заданной программе обеспечивается позиционирование тележки 1 манипулятора в требуемых точках зоны сварки.

Для возвращения тележки 1 манипулятора в исходное положение в соответствии с программой с третьего выхода блока 13 программного управления постоянное напряжение поступает на второй вход элемента

2И 11, на вход элемента 17 задержки и на вход дифференцирующей цепочки 23. На выходе последней формируется короткий импульс, поступающий на первый вход триггера 24, который устанавливается в единичное состояние и своим сигналом открывает ключ 27. Блок 21 подключается к источнику питания, а контактор КЗ переключает фазы обмоток двигателя 3 на вращение его ротора в обратном направлении. После некоторого времени задержки, необходимого для переключения фаз обмоток двигателя 3, сигнал постоянного тока появляется на выходе элемента 17 задержки и через элемент ИЛИ 18 поступает на дифференцирующую цепочку 9. На выходе последней появляется короткий импульс, который устанавливает триггер 16 в единичное состояние. Своим выходным сигналом триггер

16 через ключ 20 и блок 21 управления подключает двигатель 3 привода тележки 1 к источнику питания. Тележка 1 манипулятора из соответствующей зоны сварки начинает перемещаться по рельсам 2 в исходное по1364464

Формула изобретения

5 ложение. После взаимодействия путевого упора 4 с путевым датчиком 7 исходного положения тележки 1 манипулятора на выходной шине 10 датчика появляется сигнал прямоугольной формы, который поступает на первый вход элемента 2И 11 и затем проходит через элемент ИЛИ 14 на вход дифференцируюшей цепочки 15. Короткий импульс дифференцируюшей цепочки 15, соответствующий переднему фронту прямоугольного импульса, поступает на первый вход триггера 16 и устанавливает его в нулевое состояние. Дальнейшая работа устройства в процессе позиционирования тележки 1 манипулятора в исходном положении происходит аналогично описанному. После остановки тележки 1 манипулятора в исходном положении сигнал прямоугольной формы с выхода одновибратора 25 поступает на вход дифференцирующей цепочки

26, на выходе которой появляется короткий импульс. Этот импульс поступает на второй вход триггера 24 и устанавливает его в нулевое состояние.

Сигнал триггера 24 через ключ 27 поступает на третий вход блока 21 управления торможением и коммутацией, в результате чего происходит переключение фаз обмоток двигателя на вращение его ротора в прямом направлении.

Устройство готово к позиционированию тележки 1 манипулятора для сварки следующего изделия.

Устройство для программного управления позиционированием тележки манипулятора, содержащее блок путевых упоров, расположенный на тележке манипулятора и имеющий возможность взаимодействия с путевыми датчиками положения, установленными на разной высоте в зоне исходного положения тележки и в каждой зоне позиционирования, блок управления торможением и коммутацией, выходы которого подключены к обмоткам двигателя привода тележки манипулятора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и расшире5

6 ния функциональных возможностей, в него дополнительно введены источник задаюшего напряжения, блок программного управления, элементы 2И по числу путевых датчиков положения, два элемента ИЛИ, четыре дифференцирующие цепочки, два триггера, элемент задержки, одновибратор и три ключа, при этом выход источника задающего напряжения подключен к входам путевых датчиков положения, а его вход — к первому выходу блока программного управления, вторые выходы которого соединены со вторыми входами элементов 2И за исключением элемента, соответствующего исходному положению тележки, первые входы элементов 2И подключены к выходам путевых датчиков положения, а выходы — к входам первого элемента ИЛИ, выход которого через первую дифференцирующую цепочку подключен к первому входу первого триггера, вторые выходы блока программного управления также подключены к первым входам второго элемента ИЛИ, второй вход которого через элемент задержки соединен с третьим выходом блока программного управления, а выход второго элемента

ИЛИ через вторую дифференцируюшую цепочку связан с вторым входом первого триггера, выход которого через первый ключ связан с первым входом блока управления торможением и коммутацией, выход первого элемента ИЛИ также соединен с входом второго ключа, выход которого подключен к второму входу блока управления торможением и коммутацией, третий выход блока программного управления также связан с вторым входом элемента 2И, соответствующего исходному положению тележки, а через третью дифференцирующую цепочку соединен с первым входом второго триггера, выход первой дифференцируюшей цепочки также подключен к входу одновибратора, выход которого через четвертую дифференцирующую цепочку подключен к второму входу второго триггера, выход которого через третий ключ соединен с третьим входом блока управления торможением и коммутацией, при этом выход четвертой дифференцирующей цепочки также подключен к входу блока программного управления.

1364464

1364464

2/ фиг. 4 фи г.

Составитель Н. Сергеев

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 6310/11 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4