Манипулятор

 

Изобретение относится к области гибкого автоматизированного производства и может быть использовано в атомном машиностроении и котлостроении для автоматизации операций по зыполнению работ, связанных с передачей изделий, имеющих различную массу, с одной позиции на другую. Цель изобретения - повьшение быстродействия и точности позиционирования за счет аккумулирования энергии пропорционально весу переносимых изделий. МаА нипулятор содержит установленную на основании 1 руку 3, перемещение кото рой осуществляется посредством двух расположенных симметрично относитель но оси вращения руки силовых цилиндров 24 и 25, одна из полостей которых (штоковая ) связана через управляемые клапаны с гидросистемой, а другая - с пневмосистемой. Такое выполнение привода руки 3 позволяет использовать силовые цилиндры 24 и 25 и в качестве аккумуляторов энергии . При этом величина запасаемой энергии при переносе груза регулируется перемещением датчика 13 с помощью узла адаптации манипулятора к массе захватываемого изделия, содержащего тензометрическое сопротивление , установленное на руке 3, и измерительный мост, по сигналу рассогласования которого происходит перемещение датчика 13 с помощью зубчатореечной передачи. 5 ил. (Л . 23

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО!.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЧУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ - - "я/!

Е;.;, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО-ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

l (2l) 4225074/25-08 (22) 06.04.87 (46) !5.12.88. Вюл. !! 46 (7l) Научно-производственное объединение Атомкотломаш" (72) И.Н. Иорогов, M.Ю. Крайнович и H.M.Ðóáàíîâ (53) 621-229.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! - 1!19837, кл, В 25,Т 9/00, 1986. (54) ИАНИПУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области гибкого автоматизированного производства и может быть использовано в атомном машиностроении и котлостроении для автоматизации операций по выполнению работ, связанных с передачей иэделий, имеющих различную массу, с одной позиции на другую. Цель изобретения — повышение быстродействия и точности позиционирования за счет аккумулирования энергии пропорционально весу переносимых изделий. Ма. SU„„1444140 А1 (S» 1 В 25,7 9/00//В 25 д 11/00 нипулятор содержит установленную на основании 1 руку 3, перемещение которой осуществляется посредством двух расположенных симметрично относительно оси вращения руки силовых цилиндров 24 и 25, одна из полостей которых (штокрвая ) связана через управляемые клапаны с гидросистемой, а другая — с пневмосистемой. Такое выполнение привода руки 3 позволяет использовать силовые цилиндры 24 и

25 и в качестве аккумуляторов энергии. При этом величина запасаемой энергии при переносе груза регулируется перемещением датчика 13 с помощью узла адаптации манипулятора к Я массе захватываемого изделия, содержащего тензометрическое сопротивление, установленное на руке 3, и из- (" мерительный мост, по сигналу рассогласования которого происходит перемещение датчика 13 с помощью зубчато реечной передачи. 5 ил.

4ь

144414О

Изобретение относится к области гибкого автоматизированного производства и может быть использовано в атомном машиностроении и котлостроеС нии для автоматизации операций по выпол«е«ию работ, связанных с передачей изделий, имеющих различный вес, с одной позиции на другую.

Цель изобретения — повышение быст- 1р родействия и точности позиционирования за счет аккумулирования энергии пропорционально несу переносимых изделий.

На фиг, 1 изображен манипулятор, общий вид; на фиг. 2 — вид Л Elm фиг.1; «а фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг.1; IIB 4 — лектрнческая ,схема манипулятора; на фиг. 5 — пневма««ческая схема манипулятора. 20

11анишулятор содержит ос: о«ание 1, на котором шарнирно посредством оси

2 с возмо>кность>о плоскопара>«лель«ого перемещения в вертикальной .плоскости закреплена механическая рука 3 со 25 схватом 4, имеющим губки ": Иеханическая рука 3 представляет собой шарнирно-рычажный пар члелограммный ме-. ханизм, закрепленный на оси 2 посредством коромысла 6, жестко связанного 30 с ней.

По ходу вращения одного из плеч коромысла 6 на основании 1 выполне» дугообразный паз 7,в котором " воз— можностъю регулирования во врем:: на-! ладки путем перемещения вдоль паза закреплены четыре планки с датчиками

8-11 попе.:ения соответстве«по - ре..-. ка 12 зубчато-реечной передачи, на которой закреплеп датчик 13 положе-- 4g е«ия .

Датчики положения обеспечивают выполнение команд работы манипулятора в заданных точках рабочего пространства. gc

Основные датчик««8 и 1 поло>кения соответствуют точкам установки изделия на техоборудование„ откл>очают подачу и удаление масла из штоковых полостей цилиндров., управляют работой схвата, обеспечивающего установку или снятие изделия с технологического оборудования.

Положение дополнительного датчика 9 соответствует нейтральному положению руки 3 и обеспечивает подачу

4 сжатого водуха или вентилирование пневмоамортизаторов. Это нейтральное положение соответствует вертикальному положению механической руки.

Дополнительные датчики 1О и 13 обеспечивают переход с режима свободного движения на режим торможения путем прекращения подачи сжатого воздуха в поршневую полость одного из цилиндров, в результате чего рука замедляет свое движение.

Схват 4 связан с рукой 3 через тензометрическое звено 14. Работу схвата 4 обеспечивают гидроцилиндр !5 и п«евмоцилиндр 16, выполненные B одном корпусе. Гидроцилиндр 15 обеспечивает захват изделия, г пневмоцилиндр 16 — их снятие или установку на технологическое оборудование.

Звено 14 является чувствительным элементом узла 17 адаптации к массе переносимых изделий. Узел: 7 BbliloJI пен в виде измерительного моста 18 сопротивлений, в одно из плеч которого входит тензометрическое сопротив.— ление звена 14, а другое образовано переменным cciI".«>i>òèBJIå>lèåì обратной связи 19, д -ижок которого механичес--! ки связан с рейкой 12, находящейся в зацеплении с шестерней 20, сидящей жестко на валу дьигателя 21, установленного на основании 1. Диагональ моста 18 и электродви.-атель 21 il-pe."», усилитель 22 связаны с блоком 23 управления. Привод. руки 3 выполнен в виде двух шарнирно установле«>«ых на основании 1 г««дроцилиндров 24 и 25, закрепленных на одной высоте от осчования. Бесштоковые li .-ioñги этих цилиндров связаны с пневмосистемой и представляют собой пневмоамортизаторы

H аккумуляторы механичс.ской энерг>«>« а штоковые полости этих «1илиндров связаны с гидросистемой. Штоки цилиндров 24 и 25 шарнирно закреплены

«а плечах коромы а 6 симметрично относительно оси»ращен >я меха>«ической руки 3 ьосрецством осей 26 и 27, На ocl 26 установлен лепесток- 28, связанный сс штоком цилиндра 24 и индуктивно взаимодействующий поочередно с датчиками 8,13,9-11 положения„ которые являются чувствительными элементами блока 23 управления.

Блок управления включает в себя как слаботочную, так и силовую цепь.

Исполнительными элементами силовой цепи являются электромагниты . электрогидрораспределителей 29 и 3G электропневмораспределителей 31-33, 1444140 представляющие собой управляемые клапаны.

Злектрогидрораспределитель 29 гидравлически связан со штоковыми полостями цилиндров 24 и 25, электрогидро5 распределитель 29 — с гидроцилиндром 15 схвата 4. Электропневмораспределитель 3!. связан с бесштоковой полостью цилиндра 24, электропневморас- 10 пределитель 32 — с бесштоковой полостью цилиндра 25, элекропневмораспределитель 33 — с пневмоцилиндром 16 схвата 4.

Манипулятор работает следующим об- )Б разом.

Манипулятор включен в технологическую цепь робототехнического комплекса и получает команды о перемещении или остановке со станков, стоящих в технологической цепи комплекса.

Исходное положение манипулятора вертикальное, схват открыт. Блок 23 управления запитывает электропневмораспределители 31 и 32.. Сжатый воз- 2В дух подводится в бесштоковую полость пневмоцилиндра схвата. Бесштоковая полость цилиндра 25 соединяется с атмосферным воздухом, а в бесштоковую полость цилиндра 24 подается сжа- Зр тый воздух. После подачи сигнала с технологического оборудования в блок

23 управления о наличии детали силовая управляемая цепь блока управления включает электрогидрораспредели- 35 тель 29. Масло подается в штокояую полость цилиндра 24 и удаляется из штоковой полости цилиндра 25, механическая рука 3 двигается в сторону станка с изделием. Шток, перемещаясь, 4р ведет лепесток 28 вдоль дугообразного паза 7, при этом лепесток, индуктивно взаимодействует с датчиком 10 положения, передает сигнал с блок 23 управления и далее на электропневмораспределитель 31. Доступ сжатого воздуха в бесштоковую полость цилиндра 24 прекращается. Воздух, сжимаясь в замкнутом объеме под действием поршня, начинает работать как пружина. Б0

В данном случае бесштоковая полость цилиндра 24 выполняет роль амортизатора, гася кине<ическую энергию движущихся масс и аккумулятора, накапливая потенциальную энергию для отдачи ее на обратном ходе. Механическая рука 3 начинает замедлять свое движение. В районе нахождения изделия кинетическая энергия израсходуется, лепесток 28 войдет в контакт с датчиком 11 положения. С датчика сигнал поступает в блок 23 управления.

Силовая управляемая цепь блока управления включает электрогидрораспределители 29 и 30 и электропневмораспределитель 33. Подача масла в штоковую полость цилиндра 24 и удаление масла из штоковой полости цилиндра 25 прекращается. Механическая рука 3 останавливается в заданном положении.

Подается масло в бесштоковую полость гидроцилиндра 15 схвата, схват 4 захватывает изделие. Затем подается сжатый воздух в штоковую полость пневмоцилиндра 16. Схват 4 снимает изделие с посадочного места станка. Вес схвата с изделием увеличивается, тензометрическое звено 14 воспринимает вес изделия и изменяется величина тензометрического сопротивления. По диагонали моста 18 течет ток рассогласования, который усиливается усилителем 22. Усиленный сигнал поступает к двигателю 21. Последний начинает вращать шестерню 20, перемещая зубчатую рейку 12 и датчик 13 положения на определенный угол. Рейка 12 перемещает движок переменного сопротивления 19, которое уравновешивает плечи моста 18. Сигнал рассогласования с диагонали моста 18 прекращается.

Подача к двйгателю усиленного, сигнала прекращается и он оставливается..

После прекращения поступления сигнала рассогласования с диагонали моста 18 в усилитель 22 он подает команду в блок 23 управления. Поступает команда на электрогидрораспредели- . тель 29. Масло поступает в штоковую полость цилиндра 25 и удаляется из штоковой полости гидроцилиндра 24.

При этом штоки цилиндров 24 и 25 совместно с коромыслом 6 и рукой 3 начинают перемещение от станка с изделием к месту установки изделия. Когда рука проходит вертикальное положение, посредством лепестка 28 срабатывает, датчик 9 положения и сигнал поступает в блок 23 управления. Последний дает команду электропневмораспределителям 31 и 32. Бесштоковая полость цилиндра 24 соединяется с атмосферным воздухом, а в бесштоковую полость цилиндра ?5 подается сжатый воздух, Проходя датчик 13 поло...ения, лепесток 28 индуктивно с ним взаимодействует. С датчика 13 сигнал поступает

1444140 в блок 23 управления, который дает команду электропневмораспределителю

32 и в бесштоковую полость цилиндра

25 прекращается подача сжатого возду5 ха. Масса газа, сжимаемого в бесштоковой полости цилиндра 25, находится в прямой зависимости от веса переносимых манипулятором иэделий.

Эта полость цилиндра начинает работать как амортизатор, гася энергию движущихся масс, и как аккумулятор, накапливая ее для отдачи на обратном ходе. Рука 3 замедляет свое движение, и при дальнейшем перемещении штока цилиндра 25 вниз лепесток 28 взаимодействует с датчиком 8 положения.

Сигнал поступает в блок 23 управления. Последний подает сигнал электрогидрораспределителям 29 и 30 и э,ект-20 ропневмораспределителю 33.

Прекращается подача масла в штоковую полость цилиндра 25 и удаление масла из штоковой полости цилиндра

24, подается сжатый воздух в бесштоковую полость пневмоцилиндра 16 схвата 4, а масло — в штоковую полость гидроцилиндра 15 схвата 4.

Механическая рука останавливается в заданном положении. Пневмоцилиндр

16 схвата 4 устанавливает изделие на посадочное место станка, и гидроцилиндр 15 освобождает изделие из губок схвата 4. Масса схвата уменьшается, изменяется сопротивление тензо35 метрического звена 14, по диагонали моста 18 идет ток рассогласования, который усиливается усилителем 22, и передается на двигатель 21, который, вращая шестерню 20, перемещает 40 зубчатую планку 12 и датчик 13 поло— жения в исходное положение и механически воздействует на переменное сопротивление 19, плечи моста сопротивления уравновешиваются, ток рассогласования прекращается, с усилителя 22 прекращается подача сигнала рассогласования, двигатель 21 оста-.. навливается.

Со станка, на котором установлено иэделие, в блок 23 управления посту50 пает сигнал о наличии изделия. Блок

23 управления дает команду на электрогидрораспределитель 29. Масло поступает в штоковую полость цилиндра

24 и .,;валяется из штоковой полости цилиндра 25. Механическая рука 3 начинает движение в сторону первого станка, при этом лепесток 28 индуктивно взаимодействует с датчиком 9 положения. Сигнал поступает в блок 23 управления. Последний подает команду электропневмораспределителям 31 и

32, Бесштоковая полость цилиндра 25 соединяется с атмосферным воздухом.

В бесштоковую полость цилиндра 24 подается сжатый воздух, Дальнейшее движение манипулятора повторяется.

В случае необходимости остановки манипулятора, когда со станка нет сигнала о наличии изделия, блок 23 управления включает электрогидрораспределитель 29, прекращается поступление масла. в штоковую полость цилиндра 24 и удаление масла из штоковой полости цилиндра 25. Механическая рука 3 останавливается в вертикальном исходном положении. формула и з о б р е т е н и я

Манипулятор, содержащий установленную на основании руку со схватом, привод ее ..еремещения, аккумуляторы механической энергии, датчики крайних положений руки и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности позиционирования за счет аккумулирования энергии пропорционально весу переносимых изделий, QH снабжен узлом адаптации манипулятора к весу изделия, гидро- и пневмосистемами с управляемыми клапанами, зубчато †реечн передачей и тремя дополнительчыми датчиками положения руки, первый из которых установлен с возможностью взаимодействия с рукой при вертикальном ее положении, а два других установлены соответственно между первым дополнительным датчиком и датчиками крайних положений, при этом один из этих двух дополнительных датчиков установлен на рейке зубчатореечной передачи, а узел адаптации к весу изделия содержит тензометрическое сопротивление, установленное на руке манипулятора, измерительный мост, в одно плечо которого включенс указанное тензометркческое сопротивление, а другое содержит переменное сопротивление с движком, усилитель и двигатель, включенный через этот усилитель в диагональ измерительного моста„ при этом движок переменного

1444140 сопротивления соединен с рейкой зубчато-реечной передачи, а вал двигателя — с шестерней этой передачи, кроме того, привод перемещения руки и аккумуляторы механической энергии выполнены в виде двух силовых цилиндров„ шарнирно связанных с основанием, штоки которых шарнирно связаны с рукой симметрично относительно оси ее поворота, а штоковые и бесштоковые полости силовых цилиндров через управляемые клапаны, связанные с блоком управления, соединены соответственно с гидро- и пневмосистемами.

Составитель Ф. Майоров

Редактор М. Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко

Заказ 6434/16 Тираж 908 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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