Промышленный робот

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам, и может быть использовано в робототехнике для автоматизации основных технологических процессов. Целью изобретения является улучшение динамических показателей и повышение точности позиционирования за счет устранения люфтов, снижения инерционности подвижных звеньев и переходных колебательных процессов в период пуска и останова. Крутящий момент от двигателя идет по трем основным кинематическим цепям: качания плеча 3, предплечья 4 и вращения основания 2 и трем дополнительным кинематическим цепям, которые полностью дублируют основные цепи. При этом в каждой цепи установлены электромагнитные порошковые муфты 11-13, которые вращаются в разные стороны. По сигналам, поступающим в систему управления, происходит управление каждой муфтой 11-13 по заданному закону, исключающему пусковые перегрузки привода, а также обеспечивающему выбор люфтов в каждом зубчатом зацеплении. 5 ил.

„„SU„„1576303 А 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVSllHH (51) 5 В 25 1 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21,) 4449277/31-08 (22) 23 ° 05.88 (46) 07.07.90. Бюл. 25 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро "Орион" при Новочеркасском политехническом институте им . Серго Орджоникидзе (72) Н.Д.Паршин, А.Н.Болтышев, В.И,Захаров и В.М.Бердник (53) 621.229.72(088.8)

<56) Авторское свидетельство СССР к 1177146, л. В 25 З 1/00, 1984. (54) ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБОТ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к.манипуляторам, и может быть использовано в робототехнике для автоматизации основных технологических процессов. Целью изобретения является улучшение динамических показателей и повышение точности позиционирования за счет устранения люфтов, снижения инерционности подвижных звеньев и переходных колсбательных процессов в период пуска и останова. Крутящий момент от двигателя идет по трем основным кинематическим цепям: качания плеча 3. предплечья 4 и вращения основания 2 и трем дополнительным кинематическим цепям, которые полностью дублируют основные цепи. При этом в каждой цепи установлены электромагнитные порошковые муфты 11 - 13, которые вращаются в разные стороны. По сигналам, поступающим в систему управления, происходит управление каждой муфтой 11 - 13 по заданному закону, исключающему пусковые перегрузки привода, а также обеспечивающему выбор люфтов в каждом зубчатом зацеплении. 5 ил.

1576303

Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам, и может быть использовано в робототехнике для автоматизации основ ных технологических процессов.

Целью изобретения является улучшение динамических показателей и повышения точности позиционирования за счет устранения люфтов, снижения инерционности подвижных звеньев и переходных колебательных процессов в период пуска и останова.

На фиг. 1 изображен манипулятор, вид сверху; на фиг, 2 - общая компоновка манипулятора, разрез, на фиг.3 —разрез А-Я на фиг. 2, на фиг. 4 и 5 принцип работы манипулятора.

Промышленный робот (фиг. 1 и 2) содержит неподвижное основание l, вращающееся основание 2, на котором шарнирно установлены плечо 3 и предплечье 4 (звенья), снабженные пружинными устройствами 5 и 6 статической компенсации веса ° На основании 1 неподвижно закреплено зубчатое колесо

7, по внутренней поверхности которого перемещается установленное на роликах

8 вращающееся основание 2, выполненное в виде крестовины ° У основания плеча

3, вращающегося на оси 9 (фиг. 2 и

3), размещены электродвигатель 10, электромагнитная порошковая муфта (ЭПМ) 11 привода вращения плеча 3, и

ЭПМ 12 привода врацения предплечья 4, На вращающемся основании 2 размещены

ЭПМ 13, обеспечивающие его привод.

Двигатель 10 посредством колеса 14 взаимодействует (фиг. 3 и 4) с находя щимися в зацеплении друг с другом зубчатыми колесами 15 и 16 ведущих

40 полумуфт ЭПМ 11 и промежуточным колесом 17, независимо вращающимся на оси

9 вращения плеча 3. На одном валу с колесом 16 установлено коническое колесо 18 посредством которого кру- 45 . тящий момент передается на ведущие полумуфты ЭПМ 12, зубчатые колеса 19 и 0 которых находятся в зацеплении друг с другом. Посредством передачи

21 (фиг. 5). колесо 17 взаимодействует g0 .с одним из зубчатых колес 22 или 23

;.ведущих полумуфт ЭПМ 13, находящихся в зацеплении друг с другом.

Ведомые полумуфты ЭПМ 11 через понижающие зубчатые передачи 24 взаимодействуют с зубчатым сектором 25, жестко соединенным с крестовиной, центр которого совпадает с осью 9, а ведомые полумуфты ЭПМ 12 взаимодействуют с предплечьем 4 через конические передачи 26. Ведомые полумуфты ЭПМ 13 связаны с зубчатым колесом 7 через передачи 27.

Все степени свободы робота снабжены датчиками обратной связи (не показаны) по скорости перемещения и положению соответствующих звеньев.

Робот работает следующим образом.

Электродвигатель 10 (фиг. 3 и 4) приводится во вращение от сети пере-менного тока. При этом крутящий момент от шестерни 14, установленной на валу электродвигателя 10, передается на колесо 15 и шестерню 17 и далее по кинематической цепи, включающей шестерню 16 и коническую передачу 18 - на зубчатые колеса 20 и

19, а также через зубчатую передачу

21 - на колеса 22 и 23 (фиг. 5). Поскольку ведущие полумуфты каждой парь

ЭПМ 11 - 13 взаимодействуют между собой посредством зубчатых колес соот" ветственно 15 и 16, 19 и 20,. 22 и 23, то их вращение происходит в противоположные стороны. Система управления рабочим органом робота (:е показана) обеспечивает сравнение текущих сигналов, поступающих от датчиков обратной связи (не показаны) с заданными и в соответствии с величиной рассогласования формирует управляющие сигналы в виде тока возбуждения, поступающие на индукторы магнитного поля каждой пары ЭПМ 11 - 13. Датчи.ки обратной связи по положению и скорости перемец|ения звена 4 установлены на последнем в районе оси его вращения и кинематически связаны со звеном 3, фиксируя относительные перемещения и скорость звеньев 3 и 4 друг относительно друга. Аналогичные датчики (ими могут быть, например, соответственно переменный резистор типа ППМЛ и тахогенератор серии

ТХЛ) установлены на звене 3, фиксируя параметры его перемещения относительно оси 9 (фиг. 2), жестко соединенной с основанием 2. Положение и скорость вращения основания 2 фикси- руются аналогичными датчиками, установленными на нем и кинематически взаимодействующими с неподвижным зубчатым колесом 7.

Управление ЭПЙ, входящими в каждую пару, осуществляется с помощью, системы управления, которую функцио.

5 15763 нально можно представить в виде последовательно соединенных генератора сигнала задания, блока сравнения, на который подается сигнал от датчиков обратной связи и формируется сигнал

5 рассогласования, который затем усиливается и поступает на регулятор тока управления, включаюций широтноимпульсный модулятор (ВИМ) сигнала и блок силовых ключей, после чего управляющий сигнал в виде тока возбуждения подается на обмотку индуктора магнитного поля соответствующей муф" ты.

Перемещение каждого звена исполнительного органа робота происходит под действием результирующего усилия,величина и направление которого определяются изменением баланса крутя- 20 щих моментов, передаваемых соответствующей парой муфт, что определяет направление и закон перемещения по каждой степени свободы рабочего органа. Так качание предплечья 4 25 (фиг. 2) осуществляется посредством конических передач 26 изменением баланса крутяцих моментов, передаваемых ЭПМ 12. Качание плеча 3 (фиг.2 и. 4) происходит в результате изменения баланса моментов, передаваемых

ЭПМ 11 через передачу 24, взаимодействующую с зубчатым сектором 25, жестко закрепленном на основании 2.

Вращаюцееся основание 2 (фиг. 2 и 5) приводится в движение изменением

35 баланса крутящих моментов, передаваемых ЭПМ 13 через передачу 27, взаимодействующую с неподвижным зубчатым колесом 7.

Таким образом, предлагаемая конструктивная схема компоновки привода рабочего органа робота данного типа позволяет улучшить его динамические и точностные характеристики за счет расщепления кинематических цепей привода отдельных звеньев, возможность которого обусловлена наличием трех пар ЭПМ, имеюцих высокое быстродействие (0,01-0,03 c), малую: мощность, потребляемую для управления

{порядка 1 Вт), линейную зависимость передаваемого муфтами момента от то- ка управления, относительную простоту и надежность конструкции.

К достоинствам предлагаемой конструктивной схемы следует отнести наличие одного приводного двигателя, питающегося от сети переменного то03 ь ка, а также то, что помимо улучшения динамических характеристик за счет введения возможности управления переходными процессами посредством пары

ЭВМ, вращающихся в противоположные стороны, происходит автоматическая компенсация зазора в последней кинематической паре привода каждого звена, что вытекает из принципа работы привода робота и не требует дополнительных конструктивных мер и, тем самым, упроцает предлагаемую конструкцию по сравнению с известными.

Формула изобретения

Промышленный робот, содержащий исполнительный орган, выполненный в виде шарнирно связанных плеча и предплечья, который, в свою очередь, шарнирно установлен на подвижном основании, а также систему управле" ния и электромеханический привод, обеспечивающий посредством трех основных кинематических цепей качание плеча, качание предплечья и поворот основания, причем каждая основная кинематнческая цепь выполнена в виде приводного вала, кинематически связанного, в свою очередь, с выходныл1 валом электромеханического при" вода, выходного вала, кинематически связанного с приводным валом посредством промежуточных зубчатых колес и основной управляемой электромагнитной муфты, и выходной зубчатой передачи, ведомое колесо которой >кес г <о связано соответственно с плечом, пред" плечьем или основанием, а ведущее ко" лесо установлено на выходном валу, отличающийся, тел, что, с целью улучшения динамических показателей и повышения точности поэицио" нирования за счет устранения люфтов, снижения инерционности подвижных звеньев и устранения переходных колебательных процессов в период пуска и останова, он снабжен тремя дополнительными кинематическими цепями, выполненными аналогично соответствующим основным кинел1атическим цепям, при этом приводные в ëû каждой пары основных и дополнительных кинематических цепей связаны между собой посредством дополнительно введенной цилиндрической зубчатой передачи, ведущее колесо которой жестко .связано с приводным валом основной кинема" .

1576303

А-А

Фиг. З тической цепи, а ведомое колесо - с приводным валом дополнительной кинематической цепи, причем основная и дополнительная управляемые муфты установлены на выходном валу соответствующей цеПи и связаны с системой упра вления посредством дополнительно введенных датчиков обратной связи.

1576303 фиг. 4

21

17

27

Фиг. 5

Составитель А.Уваров

Редактор Н.Рогулич Техред Х1.Серд окова Корректор Л.Патай

Заказ 1817 Тираж 6g4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, уп.Гагарина, 101