Модуль манипулятора

 

Использование: в манипуляторостроении в качестве исполнительного модуля промышленного робота с цикловым управ3 . «iлением . Подвижное звено 2 взаимодействует с упругим элементом 3 аккумулятора механической энергии при его перемещении и с основными упорами 13. Управляемые фиксаторы определяют его положение.-Дополнительные упоры 7 установлены на одной из двух частей фиксатора с возможностью их взаимодействия с выходом 6 привода, а датчики связаны с управляемыми элементами 12 и 14 подвода - отключения энэргоносителя и реверса привода, при этом привод подвижного звена выполнен несамотормозящим. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

P ЕСПУБЛИК (я)я В 25 J 9/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«3

Ф Д

i «/ЦУ

0» О (21) 4938261/08 (22) 02.04.91 (46) 28.02.93. Бюл. Q 8 (71) Смоленское научно-производственное объединение "Техноприбор" (72) Л.M.Áîëîòèí и Э.А,Певзнер (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1466934, кл. В 25 S 9/08, 1987. (54) МОДУЛЬ МАНИПУЛЯТОРА, (57) Использование: в манипуляторостроении в качестве исполнительного модуля промышленного робота с цикловым управ„„5LJ„, 1798177 А1 лением. Подвижное звено 2 взаимодействует с упругим элементом 3 аккумулятора механической энергии при его перемещении и с основными упорами 13, Управляемые фиксаторы определяют его положение. Дополнительные упоры 7 установлены на одной из двух частей фиксатора с возможностью их взаимодействия с выходом 6 привода, а датчики связаны с управляемыми элементами

12 и 14 подвода — отключения энэргоносителя и реверса привода, при этом привод подвижного звена выполнен несамотормозящим, 3 ил. V

О

СО 4

1798177

Изобретение относится к машиностроению, конкретнее к манипуляторостроению, и может быть использовано в качестве исполнительного модуля промышленного робота (ПР) с цикловым управлением.

Известны модули манипуляторов, со: держащие основание, силовой привод и исполнительное подвижное звено, взаимодействующее с упругим. элементом аккумулятора механи.ческой энергии, управляемые фиксаторы с приводным механизмом.

Недостатком такой схемы построени модулей является ."переход" подвижного звена через запрограммированную позицию и последующий возврат к этой позиции, что обусловлено необходимостью надежного взаимодействия управляемого фиксатора с подвижным звеном. Этот "переход" через запрограммированную позицйю является неприемлемым для многих случаев практи ческого применения таких устройств и Может вызвать поломку исполнительного подвижного звена при столкновении с обслуживаемым. оборудованием.

Известны усовершенствованные модули манипуляторов, лишенные этого недостатка. Известный модуль манипулятора содержйт основание, нв котором установлено подвижное звено, взаимодействующее с упругим элементом аккумулятора механической энергии,. привод перемещения по движного звена и управляемые фиксаторы

erci полнения, состоящие из двух частей, одна из которых связана с выходом привода перемещения подвижного звена.

Недостатком такого устройства является недостаточное быстродействие и плав ность движения модуля, что обусловлено . остановкой подвижного звена и потерей времени между моментами фиксации выхода привода подвижного звена в механизме фиксаторов и подачи команды на "подтяги, вание" подвижного звена к упору точки позициОнирования. Установка датчика фиксации выхода привода подвижного звена в механизме фиксаторов известного модуля затруднительна из-эа использования в конструкции многозубой рейки(в виде которой выполнена одна из частей управляемого фиксатора), Целью изобретения является повыше ние быстродействия и плавности движения.

Это достигается тем, что в модуле манипулятора, содержащем основание, на котором установлено подвижное звено, взаимодействующее с упругим элементом аккумулятора механической энергии, при. вод перемещения подвижного звена и управляемые фиксаторы его положения, состоящие из двух частей, одна из которых связана с выходом привода перемещения подвижного звена, применены следующие усовершенствования.

Он .снабжен дополнительным упором, установленным на корпусе той части фиксатора, что не связана с выходом привода, с возможностью взаимодействия с выходом привода, датчиком его фиксации в механизме фиксаторов и управляемым элементом

"0 отключения энергоподвода к приводу перед взаимодействием его выхода с дополнительным упором и включения энергоподвода к приводу по сигналам датчика фиксации.

Принципиально то, что в предлагаемом уст15 ройстве привод подвижного звена должен быть выполнен несамо1 ормозящим.

Конструктивно модуль манипулятора может быть выполнен так, что привод подвижного звена установлен как на основа20 нии, так и на самом подвижном звене.

На фиг.1 изображена конструкция модуля с приводом подвижного звена, установленном на подвижном звене, с зацепом на выходном звене привода и собачкой на основании; на фиг.2 — конструкция модуля с приводом. установленном на основании; на фиг.3 — конструкция модуля с приводом на подвижном звене, с зацепом на одйовании и собачкой на выходном звене при9ода.

30 Модуль манипулятора (фиг.1) сддержит основание 1, подвижное звено 2, взаимодействующее с упругим элементом 3 аккумулятора механической энергии, привод 4 перемещения подвижного звена 2 и управ3S ляемйе фиксаторы его (звена) положения, состоящие из двух частей, одна из которых выполнена в виде зацепа 5 и связана с выходом 6 привода 4 перемещения подвижного звена. Кроме этого,. модуль снабжен

40 дополнительным упором 7, установленным на корпусе 8 другой части фиксатора, выполненной в виде собачки 9 с приводом 10. При этом упор 7 установлен с возможностью взаимодействия,с выходом 6 привода 4.

45 Модуль также снабжен датчиком 11 фиксации в механизме фиксаторов выхода 6 (зацепа S) и управляемым элемейтом 12 отключения энергоподвода к приводу 4 перед . взаимодействием его выхода 6 с дополниS0 тельным упором 7 и включения энергоподвода к приводу 4 по сигналам датчика 11 фиксации. Обязательно, чтобы привод 4 подвижного звена 2 был выполнен несамотормозящим. Естественно также, что модуль

55 имеет упор 13 точки позиционирования и управляемый элемент 14 реверса движения выхода привода.

Заметим, что в варианте выполнения предлагаемой схемы модуля на базе пневмояривода, управляемые элементы: 12 (от1798177

5 6 ключения энергоподвода к приводу 4) и 14 фиксатором и отключение энергоподвода к (реверса движения выходного звена приво- приводу 4. под действием энергоносителя да) могут быть реализованы на базе стан- (например, в варианте использования пневрартных элементов пневмоавтоматики. мопривода — сжатого воздуха) привод 4 пеНа фиг.2 показан модуль, аналогичный 5 ремещает свой выход 6 вместе с зацепом 5 рассмотренному, но отличающийся тем, что влево — в сторону направления движения привод подвижного звена и собачка уста- подвижного звена. новлены на основании 1, а зацеп 5 закреп- . Далее по мере движения подвижного лен на подвижном звене 2.. звена выход 6, а точнее связанный с ним

Конструктивно зацеп 5 и собачку 7 с 10 зацеп 5 вступает во взаимодействие с "леприводом 10 ее перемещения можно поме- вой" собачкой9,датчиком 11 идополнитель нять местами(фиг.3).. ным упором 7. При этом подвижное звено

Рассмотрим работу предлагаемого уст- продолжает двигаться по инерции влево, ройства на примере модуля, изображенного выход 6 относительно корпуса привода нана фиг.1. 15 чинает двигаться вправо (в силу того, что

В положении, показанном на чертеже, прйвод несамотормозящий). В то же время подвижное звено находится в правой (по посигналудатчика11(посредствомэлеменфиг.1) позиции. Привод 4 прижимает по- тов реверса движения 14 и энергоподвода движное звено 2 к упору 13 посредством 12) привод 4 начинает подтягивать подвижсобачки 7 и зацепа 5. При этом правый уп- 20 ное звено 2 до позиции, определяемой поругий элемент 3 аккумулятора находится в ложением левого упора 13, дополнительно

Сжатом состоянии, благодаря чему система " деформируя при этом упругий элемент 3 и обладает запасом потенциальной энергии. восполняя тем самым потерю энергии.

Команда на выполнение движения поступа- Заметим, что благодаря совпадению по ет на привод 10 собачки, которая освобож- 25 направлению и во времени двух движенийв дает подвижное звено 2 и оно, под одного — движения выхода 6 привода 4 под действием усилия упругого элемента 3 начи- действием сил инерции и второго — движенает разгоняться, переводя потенциальную ния выхода 6 под действием энергоноситеэнергию упругого элемента в кинематиче- ля, достигается отсутствие промежуточной скую энергию подвижногозвена. 30 остановки подвижного звена 2 в момент

Послепрохождениясвободногоучастка фиксации и обеспечивается плавность его пути (когда упругий элемент не взаимодей- движений. При этом, т.к. дополнительный ствует с подвижным звеном) левый упругий упор 7 не определяет точку позиционироваэлемент 3 начинает взаимодействовать с ния подвижного звена, но может влиять на подвижным звеном, которое начинает тор- 35 динамику движений, указанный упор 7. и мозиться за счет перехода кинетической . взаимодействующую с ним поверхность заэнергии в потенциальную энергию упругого цепа 5 целесообразно выполнить таким об- . элемента. Если бы в системе не было потерь разом, чтобы при их взаимодействии энергии на преодоление сил трения, то по- отсутствовал жесткий удар (например, кондвижное звено достигло бы левой позиции, 40- тахт может осуществляться через полиурепри этом скорость звена стала бы равной тановый элемент). нулю, а деформация упругого элемента до- .. Потери энергии на трение для каждого стигла бы такой же величины, какой была в модуля в силу разных причин не являются . правой позиции, Наличие в системе сил тре- постоянной величиной, поэтому перемещения обуславливает необходимость установ- 45 ние выхода 6 и зацепа 5 фиксатора навстрекипривода,восполняющегопотериэнергии чу дополнительному упору 7 должно на преодоление этих сил. Привод, который осуществляться в запасом, чтобы при "подиспользуется в данном модуле, не работает качке" всегда была воэможность полностью на восполнение потерь на трение в течение компенсировать потери энергии на трение всего перемещения подвижного звена, а ис- 50 и "дотянуть" подвижное звено до упора точпольэуется для дополнительной деформа- ки позиционирования. ции упругого элемента в конце хода . Команды на освобождение подвижного подвижного звейа, звена и отключение энергоподвода к привоРеализуется это следующим образом. ду 4 целесообразно подавать с небольшим

Практически сразу за подачей команды на 55 "разрывом" по времени, достаточным, чтоосвобождение подвижного звена 2 правым бы выход 6 привода переместился до упора фиксатором, на элемент 12 подается коман- в направлении. предстоящего перемещения. да отключения энергоподвода к приводу 4. Команду на дотягивание подвижного звена

В период времени между командами управ- 2 до упора 13 (по сигналам датчика 11) и ления на освобождение звена 2 правым приведение противолежащего фиксатора в

1798177 исходное состояние можно совместить. Таким образом, сигналы управления противолежащими фиксаторами и приводом можно объединить попарно и уменьшить число каналов управления модулем вдвое. 5

Аналогично работают модули, изображенные на фиг.2 и 3. По этим же схемам возможно построение модулей углового перемещения.

Формула изобребения

Модуль манипулятора, содержащий основание. подвижное звено, взаимодействующее с упругиМ элементом аккумулятора механической энергии и с основными упо- 15 рами, связанными с основанием, привод пе: ремещения подвижного звена со средствами подвода и отключения энергоносителя и уп- . равляемые фиксаторы положения этого звена, состоящие из двух частей, одна.из которых связана с основанием, а другая — с выходом привода перемещения звена. о тл и ч а ю.щ ий с я тем, что, с целью повышения быстродействия и гглавности движения звена, он снабжен дополнительнымй упорами и датчиками установленными на одной из частей фиксаторов положения с воэможностью их взаимодействия с выходом того же привода, а также управляемыми элементами, предназначенными для автоматического подвода и отключения энергоносителя и реверса привода по сигналам датчика, при этом привод подвйжного звена выполнен несамотормозящим;

1798177

Составитель Л,Болотин

Темред М.Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор

Заказ 742 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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