Модуль робота

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к оборудованию для перемещения изделий и грузов с позиции на позицию, и может быть использовано при создании роботов, тактовых столов, конвейеров периодического действия и т.д. Сущность изобретения: модуль снабжен дополнительным валом, кинематически связанным с выходным валом таким образом. что оба вала вращаются в одном направлении , а аккумулятор механической энергии выполнен в виде двух укрепленных на валах с возможностью вращения обгонных муфт с взаимно противоположным направлением свободного хода, обоймы которых, подпружинены друг к другу и имеют жестко закрепленные на них зацепляющиеся между собой зубчатые колеса, и двух управляемых сцепных муфт, взаимодействующих с обгонными муфтами. Для разгона руки робота 6 одна из сцепных муфт, например 13, отсоединяет обгонную муфту 17 от вала 5 и потенциальная энергия пружины 23 аккумулятора переходит в энергию движения выходных звеньев модуля. При торможении по сигналу блока 12 управления муфта 13 присоединяет муфту 17 к валу 5 и кинетическая энергия руки 6 и других подвижных звеньев переходит в потенциальную энергию пружины 23. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 25 J 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ (ЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806551/08 (22) 26,03.90 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Воронежское научно-производственное объединение упаковочного машиностроения (72) В.С.Семеноженков (53) 621-229.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1399110, кл, В 25 J 9/00, 1986, (54) МОДУЛЬ РОБОТА (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к оборудованию для перемещения изделий и грузов с позиции на позицию, и может быть использовано при создании роботов, тактовых столов, конвейеров периодического действия и т.д. Сущность изобретения: модуль снабжен дополнительным валом, кинематически связанным с выходным валом таким образом, Изобретение относится к машиностроению, а именно к оборудованию для перемещения изделий и грузов с позиции на позицию и может быть использовано при создании роботов, тактовых столов, конвейеров периодического действия и т.д.

Известны модули, в которых перемещение рабочих органов осуществляется в помощью гидравлических, пневматических шаговых электрических двигателей или с использованием различных шаговых механизмов (мальтийских, кулачковых и пр.).

Основным недостатком таких модулей являОТСЯ ниЗкйя надежность при работе на высоком уровне производительности, когда кинетическая энергия подвижных звеньев

„.,5U„„1722809 А1 что оба вала вращаются в одном направлении, а аккумулятор механической энергии выполнен в виде двух укрепленных на валах с возможностью вращения обгонных муфт с взаимно противоположным направлением свободного хода, обоймы которых подпружинены друг к другу и имеют жестко закрепленные на них зацепляющиеся между собой зубчатые колеса, и двух управляемых сцепных муфт, взаимодействующих с обгонными муфтами. Для разгона руки робота 6 одна из сцепных муфт, например 13, отсоединяет обгонную муфту 17 от вала 5 и потенциальная энергия пружины 23 аккумулятора переходит в энергию движения выходных звеньев модуля. При торможении по сигналу блока 12 управления муфта 13 присоединяет муфту 17 к валу 5 и кинетическая энергия руки 6 и других подвижных звеньев переходит в потенциальную энергию пружины 23. 2 ил. вызывает ударное взаимодействие элементов конструкции и их повышенную вибрацию.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является модуль робота. содержащий стойку с размещенным на ней выходным звеном, связанным с установленным на стойке выходным валом, датчик положения выходного вала, привод, системууправления, аккумулятор механической энергии, выполненный в виде размещенного на стойке кривошипного вала с управляемым фиксатором его положения, причем этот вал подпружинан по углу поворота относительно стойки и кинематически связан через дополнительно введенную уп1722809

25

35

55 равляемую сцепную муфту с выходным валом.

Использование аккумулятора механической энергии позволяет значительно снизить влияние кинетической энергии подвижных звеньев на динамику и вибрацию при работе модуля, Недостатком этой конструкции является то, что разгон осуществляется только на половине оборота вала, причем в начальный момент поворота выходного вала, когда усилие пружины максимально, плечо его действия минимально, и поэтому разгон осуществляется относительно медленно.

Поэтому для достижения быстроты поворота выходного вала в этой конструкции необходимо использовать пружину повышенной жесткости, что приводит к усилению нагруженности звеньев модуля. Высокий уровень нагрузок и их циклический характер являются источником динамики и колебаний при работе с большой производительностью, что ведет к снижению надежности модуля.

Кроме того, сложность обеспечения неподвижности кривошипного вала при его фиксации в момент попадания фиксатора в отверстие также является причиной снижения надежности модуля.

Цель изобретения — повышение надежности работы модуля робота.

Указанная цель достигается тем, что модуль робота, содержащий стойку с размещенным на ней выходным звеном, связанным с установленным на стойке выходным валом, аккумулятор механической энергии, привод, датчик углового положения выходного вала и систему управления снабжен укрепленным на стойке дополнительным валом, кинематически связанным с выходным валом таким образом, что оба вала вращаются в одном направлении, аккумулятор механической энергии выполнен в виде двух укрепленных на валах с возможностью вращения обгонных муфт с взаимно противоположным направлением свободного хода. наружные обоймы которых подпружинены друг к другу по углу поворота и имеют жестко закрепленные на них зацепляющиеся между собой зубчатые шестерни, на валах установлены две управляемые сцепные муфты с воэможностью взаимодействия с обгонными муфтами, а система управления электрически связана с датчиком углового положения, приводом и сцепными муфтами.

Наличие в конструкции установленных на подшипниках двух обгонных муфт, соединенных с валами посредством управляемых сцепных муфт, позволяет надежно фиксировать выходное звено практически на любом уровне.производительности, Выполнение аккумулятора механической энергии в виде подпружиненных друг к другу по углу поворота наружных обойм обгонных муфт приводит к замыканию нагрузок на валы и уменьшению их действия на стойку, что ведет к снижению ее колебаний и тем самым повышению надежности оборудования.

Кроме того, в отличие от прототипа, где разгон вала может осуществляться только на половине его оборота, предлагаемая конструкция позволяет разгонять вал s продолжении поворота его на несколько оборотов и тем самым в ней возможно установление пружины с много меньшей жесткостью, что дает снижение нагруженности звеньев модуля и повышение надежности устройства.

На фиг. 1 изображена схема модуля; на фиг. 2 — схема аккумулятора механической энергии.

Модуль робота содержит стойку (не показана) с укрепленным на ней приводом 1, на валу 2 которого укреплена шестерня 3, зацепляющаяся с шестерней 4, размещенной на установленном на стойке выходном валу 5, на котором закреплено выходное звено — рука 6 робота. Шестерня 4 выходного вала через реверсную щестерню 7, установленную на оси 8, связана с шестерней 9, укрепленной на установленном на стойке дополнительном валу 10. Модуль включает укрепленный на валу 2 датчик 11 углового положения и блок 12 управления, которые электрически связаны между собой, а также с приводом 1 и установленными на валах 5 и 10 управляемыми муфтами 13 и 14, аккумуляторы механической энергии, который содержит также установленные на валах 5 и

10 на подшипниках 15 и 16 обгонные муфты

17 и 18, к наружным обоймам 19 и 20 которых жестко прикреплены барабаны 21, 22, подпружиненные друг к другу с помощью пружины 23, а также зацепляющиеся между собой зубчатые шестерни 24, 25. Модуль включает также поворотный заводной привод, выполненный в виде поворотного пневмодвигателя 26, укрепленного на выходном валу 5 и электрически связанного с блоком

12 управления. Функции поворотного заводного привода могут выполнять электрический, гидравлический.и другие виды приводов.

Модуль работает следующим образом, В обесточенном состоянии управляемые сцепные муфты 13 и 14 соединяют обгонные муфты 17 и 18 с валами 5 и 10, Для приведения модуля в исходное положение по сигналу блока управления 12 включается

1722809 пневмодвигатель 26 и поворачивает выходной вал по часовой стрелке(фиг. 2). При этом обгонная муфта 17 вращает зубчатое колесо

24 и барабан 21 по часовой стрелке, а наружная обойма 20 обгонной муфты 18, связанная с обоймой 19 через зубчатые шестерни 24, 25, вращается вместе с барабаном 22 против часовой стрелки, При этом обгонная муфта 18 не препятствует повороту вала 10, связанного с валом 5 зубчатыми шестернями 4, 7, 9 по часовой стрелке, Таким образом, барабаны 21 и 22, укрепленные на обоймах 19, 20, вращаются во взаимно противоположных направлениях и пружина 23 заводится, накапливая потенциальную энергию, При повороте на расчетный угол по команде блока 12 управления пневмодвигатель 26 выключается таким образом, чтобы он в дальнейшем не оказывал сопротивления повороту вала. Крутящие

MoM8HTbl, создаваемые пружиной 23 на барабанах 2 1 и 22, и следовательно, на обоймах 19 и 20, стремятся повернуть через зубчатые колеса 24, 25 валы 5 и 10 во взаимно противоположных направлениях, однако зубчатое зацепление шестерен 4, 7 и 9 препятствует этому повороту. Поэтому звенья модуля находятся в неподвижном состоянии.

Для осуществления поворота выходного вала 5, а вместе с ним и руки 6, например, по часовой стрелке (рис. 2) по сигналу блока управления 12 включается привод 1 и муфта

13, которая отсоединяет обгонную муфту 17 от вала 5, и пружина 23 начинает поворачивать барабан 22 по часовой стрелке, а барабан 21 против часовой стрелки. При этом вместе с барабаном 22 по часовой стрелке будут поворачиваться муфты 18, 14, валы 10 и 5. Так как муфта 17 находится на валу 5 на подшипниках 15, то муфта 17 свободно, не препятствуя валу 5, вращается s противоположном ему направлении. 8 процессе поворота валов 5 и 10, а вместе с ними и руки робота 6 потенциальная энергия пружины, 23 переходит в кинетическую энергию подвижных звеньев, разгон которых закончится, когда пружина 23 спустится, и обоймы 19 и 20 остановятся, Далее движение будет продолжаться по инерции, когда привод 1 способствует преодолению лишь сил трения. При повороте руки 6 на определенный угол для остановки выходного вала 5 по сигналу датчика 11 углового положения блок 12 подает команду на выключение муфты 13, происходит присоединение обгонной муфты 17 к валу 5,.который, вращаясь по часовой стрелке, поворачивает в этом же направлении и муфту 17 вместе с барабаном

21.

40 жин, имеющих более пологие характеристики с рабочим ходом в несколько оборотов, 45

Наружная обойма 20 муфты 18 через зубчатое зацепление 24, 25 будет вращаться против часовой стрелки, при этом муфта 18 не будет препятствовать повороту вала 10 по часовой стрелке. Барабан 22 вращается вместе с обоймой 20 против часовой стрелки и пружина 23 заводится. Скорость вращения звеньев уменьшается, м происходит переход кинетической энергии подвижных звеньев в потенциальную энергию заводной пружины 23, При остановке вала 5, а вместе с ним вала 10, руки 6 и других подвижных звеньев привод 1 выключается.

Начинается выстой, во время которого все звенья находятся в неподвижном состоянии, так как заведенная пружина 23 стремится повернуть валы 5 и 10 через зубчатые шестерни 4, 7, 9 в одном направлении, а через зубчатые шестерни 24 и 25 во взаимно противоположном направлении.

Для поворота выходного вала 5 в том же направлении все повторяется аналогичным образом, для поворота вала 5 в обратном направлении включается муфта 14, отсоединяя обгонную муфту 18 от вала 10, происходит поворот вала 5 против часовой стрелки.

Для остановки вала 5 муфта 14 выключается.

Угловая координата позиционирования регулируется с помощью задержки или ускорения времени. выключения муфты сцепления.

Так как в аккумуляторе прототипа кривошипный вал подпружинен к стойке, а в предлагаемом техническом решении наружные обоймы обгонных муфт подпружинены одна к. другой и, кроме того, в предлагаемом устройстве возможно использование не только пружин растяжения или сжатия. но и спиральных заводных пруэто обеспечивает снижение уровня нагрузки, имеющей циклический характер, а следовательно, уменьшение динамики и вибрации в работе модуля и повышение его надежности, Устранение из конструкции модуля робота устройства, жестко фиксирующего выходной вал относительно стойки с помощью управляемого пальца, и замена его конструкцией, обеспечивающей свободное вращение валов до остановки с последующей автоматической надежной фиксацией с помощью двух обгонных муфт с взаимно противоположным направлением свободного хода, в значительной степени способствует уменьшению рывков и ударов в работе робота.

1722809

И 5 8 <0 6

4иг. f

A — 
СоставительВ.Семеноженков

Редактор О.Спесивых Техред M.Моргентал Корректор Л,Патай

Заказ 1027 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Закрепление на выходном валу шестерни и зацепление ее с рейкой, укрепленной на руке робота, позволит использовать предлагаемый модуль для продольного перемещения руки, 5

Формула. изобретения

Модуль робота, содержащий установленный на основании вал, связанный с выходным звеном, аккумулятором механической энергии, приводом поворота этого вала, и систему 10 управления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения нагрузки на элементы модуля, он снабжен установленным на основании дополнительным валом, кинематически свя- 15 занным с основным валом с возможностью их совместного вращения в одном нап равлении, системой управления муфтами и приводом, а аккумулятор механической. энергии выполнен в виде двух установленных на упомянутых валах с возможностью вращения обгонных муфт, имеющих противоположное направление свободного хода, обоймы которых подпружинены одна к другой, двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении и закрепленных на соответствующих обоймах обгонных муфт, и двух управляемых муфт сцепления, установленных на соответствующих валах с возможностью взаимодействия с обгонными муфтами.