Стыковочное устройство руки промышленного робота

 

Использование: для стыковки частей руки робота. Сущность изобретения: устройство содержит стыковочный узел манипулятора, закрепленный на руке манипулятора , стыковочные узлы рабочих органов с закрепленными на них различными рабочими органами, например, схватами, сварочными горелками, приводными инструментами , электромагнитными схватами, дополнительными манипуляторами. Стыковочные узлы манипулятора и рабочих органов имеют стыковочные рабочие поверхности. Кроме того, стыковочное устройство промышленного робота содержит разъемные оптронные пары, состоящие из излучателей и приемников, электромагниты , магнитолроводы рабочих органов с выходными обмотками. Электромагнитны и магнитопроводы образуют разъемные трансформаторы со входными обмотками и выходными. 1 з.п.ф-лы, 11 ил.

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s В 25 J 15/04, 19/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4884438/08 (22) 20.11.90 (46) 15.05.93. Бюл. М 18 (71) Донецкий филиал Проектно-конструкторского и научно-исследовательского института по автоматизации угольной промышленности "Гипроуглеавтоматизация" (72) Т.А.Демченко, А.И.Якимовец, Т.А.Баринкова и Д.М.Пилипенко (56) Патент ФРГ

М 33409 12, кл. В 25 J 15/00, 1985. (54) СТЫКОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО РУКИ

ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА (57) Использование: для стыковки частей руки робота. Сущность изобретения: устройство содержит стыковочный узел

Изобретение относится к области робототехники и может быть использовано в роботизированных технологических комплексах, где требуется частая смена рабочих органов, например. механических и электромагнитных схватов, сварочных горелок, приводных инструментов (сверлильных, зачистных и сборочных головок), дополнительных манипуляторов.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение стыковки.

На фиг. 1 изображено стыковочное устройство промышленно о робота, общий вид; на фиг. 2- фронтальный разрез устройства по направляющим штифтам и оптронным парам; на фиг, 3 — разрез А-А на фиг. 2, по стыкуемой плоскости; на фиг. 4 — разрез

Б-Б на фиг. 2, по стыкуемой плоскости; на

„„Я „„1815216 А1 манипулятора, закрепленный на руке манипулятора, стыковочные узлы рабочих органов с закрепленными на них различными рабочими органами, например, схватами, сварочными горелками, приводными инструментами, электромагнитными схвэтами, дополнительными манипуляторами, Стыковочные узлы манипулятора и рабочих органов имеют стыковочные рабочие поверхности. Кроме того, стыковочное устройство промышленного робота содержит разъемные оптронные пары. состоящие из излучателей и приемников, электромагниты, магнитопроводы рабочих органов с выходными обмотками. Электромагнитны и магнитопроводы образуют разъемные трансформаторы со входными обмотками и выходными. 1 з,п.ф-лы, 11 ил. фиг. 5 — разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6— схема устройства при работе в режиме максимального усилия стыковки без передачи энергии; на фиг. 7 — схема устройства при работе электромагнитнов в режиме максимального .усилия стыковки с передачей энергии; на фиг; 8 — график изменения тока на входных и выходных обмотках разьемных трансформаторов; на фиг, 9 — схема устройства при отключенных обмотках: на фиг. 10 — схема устройства при работе электромагнитов в режиме шунтирования (расстыковки).

Стыковочное устройство промышленного робота (см. фиг. 1) содержит стыковочный узел манипулятора 1, закрепленный на руке манипулятора 2, стыковочные узлы рабочих органов 3, с закрепленными на них

1815216 различными рабочими органами 4 — 8, например, схватами 4, сварочными горелками 5, приводными инструментами 6 (сверлильными, зачистными, сборочными головками и др.), электромагнитными схватами 7, дополнительными манипуляторами 8. Стыковоч4

5 ные узлы манипулятора 1 и рабочих органов

3 имеют стыковочные рабочие плоскости 9.

Кроме того, стыковочное устройство проники 12, фиг. 2), закрепленные в отверстиях обоих стыковочных узлов манипулятора 1 и рабочих органов 3 для передачи информа15 ции от манипулятора 2 к рабочим органам

4-8 и наоборот. от — рабочих органов 4-8 к манипулятору 2 (см. фиг. 1). Стыковочный узел манипулятора 1 содержит направляющие штифты 13, а стыковочные узлы рабочих органов 3 имеют направляющие отверстия 14 под штифты 13. Стыковочное

20 устройство (фиг. 3-5) имеет также стыкуемые пневматические и гидравлические линии 15, электромагниты 16, магнитопроводы 17 с выходными обмотками 18 (фиг. 4-2, 9, .10). Электромагниты 16 (см. фиг. 5-.7, 9, 10) содержат внутренние полюсники 19 и наружные охватывающие пол юсники 20. входные обмотки 21, закрепленные между внутренними 19 и наружными охватывающими 20 полюсниками стыковочного узла манипулятора 1. Причем корпуса стыковочных узлов манипулятора 1 и рабочих органов 3 выполнены из немаг30 нитного материала. Внутренние полюсники

19 электромагнитов 16 содержат постоянные магниты 22. Полюсники 19 и 20 выполнены из магнитопроводной электротехнической стали с низким коэффициентом остаточной намагниченности. Маг40 нитопроводы 17 (см. фиг. 4-7, 9, 10) содержат дополнительные выходные обмотки 23, внутренние 19 и наружные 20 полюсники и закреплены в корпусах стыковочных узлов рабочих органов 3, Электромагниты 16 и магнитопроводы 17 образуют разъемные трансформаторы со входными обмотками 21 и выходными обмотками 18. Стыковочный узел манипулятора 1 (см, фиг. 6, 7, 9, 10) снабжен 50 источниками постоянного 24 и переменного

25 напряжений и коммутатором 26. Причем, выходы источников напряжений 24 и 25 соединены со входом коммутатора 26, выходы коммутатора 26 — со входными обмотками .21 разъемных трансформаторов, а выходные дополнительные обмотки 23 разъемных трансформаторов снабжены отводами 27 для питания информационных излучателей

11, приемников 12 (см, фиг. 2), приводных

55 мышленного робота содержит разъемные 10 оптронные пары 10(излучатели 11 и приеминструментов 6 (см. фиг, 1). электромагнитных схватов 7, дополнительных манипуляторов 8. Источники постоянного 24 и переменного 25 напряжений (см. фиг. 4-7, 9, 10) через коммутатор 26 питают входные обмотки 21 пульсирующим напряжением.

Источник постоянного напряжения 24 необходим для увеличения усилия стыковки и (в случае перемены полярности коммутатором

26) для шунтирования постоянного магнита

22 при расстыковке рабочих органов. Источник переменного напряжения 25 необходим для передачи энергии питания к рабочим органам. Пульсирующее напряжение (график 28, фиг. 8) получается путем сложения напряжений от источников постоянного 24 и переменного 25 напряжений в коммутаторе 26.

Стыковочное устройство промышленного робота может иметь варианты с одним или несколькими разъемными трансформаторами (электромагнитами 16 и магнитоп роводами 17).

Для увеличения опорногомомента(М=Е 1, где F — сила прижима стыковочного узла рабочего органа 3 к стыковочному узлу манипулятора 1, 1 — плечо силы) электромагниты 16 следует расположить по периферии стыковочных контактных. (рабочих) плоскостей 9, что соответствует увеличению плеча силы.

Стыковочное устройство промышленного робота также может иметь вариант с раздельной передачей электрической энергии (см. фиг. 11), когда имеется два типа электромагнитов 16- с постоянными магнитами-22 и беэ постоянных магнитов. К элек тромагнитам 16 с постоянными магнитами

22 (как на фиг. 3, 4, 6, 7, 9, 10) стыковочного узла манипулятора 1 примыкают магнитопроводы 29 в виде пластин, закрепленные в стыковочных узлах рабочих органов 3. К электромагнитам 16 с внутренними 19 и наружными 20 полюсниками без постоянных магнитов примыкают магнитопроводы 17 (как на фиг. 3, 5-7, 9, 10) с внутренними 19 и наружными 20 полюсниками и дополнительными обмотками 23, Причем магнитопроводы 29 также выполнены из электротехнической стали с низким коэффициентом остаточной намагниченности, Электромагниты 16 без постоянных магнитов и магнитопроводы 17 образуют также разъемные трансформаторы, а электромагниты 16 с постоянными магнитами 22 и магнитопроводами 29 .образуют держатели.

Источник переменного напряжения 25 для конструктивного исполнения разъемных трансформаторов без постоянных магнитов (см. фиг. 11} питает входные обмотки 21

1815216

15

30

55 током, график 30 изменения которого также представлен на фиг, 8.

Стыковочное устройство промышленного робота функционирует следующим образом.

Стыковочный узел манипулятора 1 (см. фиг. 1) с помощью руки манипулятора 2 может стыковаться с любым иэ рабочих.органов 4-8 путем ввода направляющих штифтов 13 (см. фиг. 3) в соответствующие отверстия 14 стыковочных узлов рабочих органов 3 до смыкания рабочих плоскостей 9 (см. фиг, 2), При этом состыковываются разьемные оптронные пары 10, т.е. излучатели

11 и приемники 12 стыковочного узла манипулятора 1, устанавливаются соосно приемники 12 и излучателям 11 стыковочного узла рабочего органа 3 для передачи встречной информации. Также соосно состыковываются пневматические и гидравлические линии

15(см. фиг. 3-5). Стыковочный узел рабочего органа 3 притягивается к стыковочному узлу манипулятора 2 и удерживается посредством раздельного или совместного воздействия постоянных магнитов 22 и электромагнитов 16 через полюсники 19 и

20 на магнитопроводы 17.

Стыковочное устройство промышленного робота (civI, фиг. 5 — 7, 9, 10) имеет несколько режимов работы: захват и удержание рабочего органа 4 — 8 (см. фиг. 1) электромагнитами 16 (см. фиг. 6) и постоянными магнитами 22, захват и удержание рабочего органа 4-8 (см. фиг. 1) электромагнитами 16 (см. фиг. 7) и постоянными магнитами 22 с передачей электрической энергии выходным обмоткам 18, захват и удержание рабочего органа 4 — 8 (см. фиг.

1) постоянными магнитами 22 (см. фиг. 9), отстыковка рабочего органа 4 — 8 (см. фиг. 1).

Захват и удержание рабочего органа 4—

8 электромагнитами 16 (см. фиг. 6) и постоянными магнитами 22 производится следующим образом. Стыковочный узел манипулятора t подводится к стыковочному узлу рабочего органа 3 (см, фиг. 5) в состоянии, когда после постоянных магнитов 22 нейтрализовано полем электромагнитнов

16 (см. фиг. 10), питающихся от источника постоянного напряжения 24 через коммутатор 26. После смыкания стыковочных рабочих плоскостей 9 (фиг. 5) коммутатор 26 (см. фиг. 6) меняет полярно ть питающего постоянного напряжения обмоток 21 на противоположное. При этом направления магнитных потоков обмоток 21 совпадают с направлениями магнитных потоков постоянных магнитов 22. Суммарные магнитные потоки электромагнитов 16 и постоянных магнитов 22 притягивают магнитопроводы

17 стыковочного узла рабочего органа 3 (см. фиг. 5) и удерживают его.

Захват и удержание рабочего органа 48 (см. фиг. 1) электромагнитами 16 (см. фиг.

7) и постоянными магнитами 22 с передачей электрической энергии выходным обмоткам 18 производится следующим образом, Стыковочные узлы манипулятора 1 и ра6очего органа 3 (см, фиг, 5) сомкнуты. На обмотки 21 электромагнитов 16 через коммутатор 26 подается пульсирующее напряжение, содержащее постоянную и переменную составляющие согласно графика 28 (см, фиг. 8). Постоянная составляющая тока, протекающая по обмоткам электромагнитов

16, вызывает магнитный поток, совпадающий с магнитным потоком постоянного магнита, усиливая его. Суммарные магнитные потоки электромагнитов 16 и постоянных магнитов 22 притягивают магнитопроводы

17 стыковочного узла рабочего органа 3 (см. фиг. 5) и удерживают его, Переменная составляющая тока наводит ЭДС взаимоиндукции на выходных обмотках 18 и 23 (см. фиг. 7) разъемного трансформатора и служит для передачи энергии рабочему органу.

Через отводы 27 рабочим органам могут подаваться различные уровни напряжения.

Захват и удержание рабочего органа 48(см. фиг; 1) постоянными магнитами 22 (см. фиг. 9) производится следующим образом.

Стыковочный узел манипулятора 1 подводится к стыковочному узлу рабочего органа

3 (см, фиг. 5) в состоянии, когда поле постоянных магнитов 22 нейтрализовано полем электромагнитов 16 (см. фиг. 10). После смыкания рабочих плоскостей 9 (см. фиг, 5) коммутатор 26 отключает питание электромагнитов 16, Магнитные потоки постоянных магнитов 22 притягивают магнитопроводы 17 стыковочного узла рабочего органа 3 (см. фиг. 5) и удерживают его. Качества этого режима проявляются в случае аварийного отключения электроэнергии.

Отстыковка рабочего органа 4 — 8 (см. фиг. 1) производится за счет подачи питающего напряжения обратной полярности от источника постоянного напряжения 24 (см. фиг. 10) через коммутатор 26 на входные обмотки 21. Протекающий по обмоткам 21 электромагнитов 16 электрический ток вы- зывает магнитный поток, который нейтрализует магнитный поток постоянных магнитов

22. При этом электромагниты 16 стыковочного узла манипулятора 1 (см. фиг. 1) больше не удерживают магнитопроводы 17 стыковочного узла рабочего органа 3 и рассты ковка производится без усилий.

Вариант стыковочного устройства промышленного робота (см. фиг. 11) также ра1815216 ботает в рассмотренных режимах, за исключением того, что от источника переменного напряжения 25 через коммутатор 26 на обмотки 21 электромагнитов 16 подается переменное напряжение согласно графика 30 5 (см, фиг. 8), Кроме того, можно увеличить усилие удержания магнитопроводов 17 за счет подачи пульсирующего напряжения на обмотки 21 согласно графика 28.

Бесконтактная передача информацион- 10 ных сигналов и силовой электроэнергии позволяет улучшить помехозащищенность и повысить надежность передачи. Применение магнитной фиксации позволяет упростить процесс стыковки за счет уменьшения 15 длины направляющих штифтов и, соответственно, хода стыковки, сведения времени фиксации до минимума, отсутствия усилия со стороны руки промышленного робота на рабочий орган при стыковке и расстыковке 20 и отсутствия необходимости фиксации рабочего органа в осевом направлении при стыковке и расстыковке.

Применение магнитной фиксации стыковочных узлов позволяет упростить конст- 25 рукцию устройства за счет: отсутствия механической фиксации, перемещения направляющих штифтов в стыковочный узел манипулятора и сокращения общего числа штифтов, отсутствия зацепных конструкти- 30 вов в направляющих штифтах, корпусах стыковочных узлов, а также в магазинах схватов из-за ликвидации осевых усилий в процессе стыковки и расстыковки, Формула изобретения

1. Стыковочное устройство руки промышленного робота, содержащее стыковочный узел манипулятора и стыковочный узел рабочего органа, которые содержат разъемные пневмогидролинии и электрические. цепи, а также направляющие штифты под центрирующие отверстия, выполненные в узлах, при этом на стыковочном узле манипулятора закреплены электромагниты, подключенные к источнику напряжения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения стыковки, оно снабжено оптронными парами для передачи сигналов электрических цепей, приемники и излучатели которых установлены на соответствующих узлах, при этом на стыковочном узле рабочего органа закреплены магнитопроводы с обмотками, имеющими возможность образования при стыковке с соответствующими магнитопроводами электромагнитов замкнутых магнитных цепей трансформаторов; причем магнитонроводы электромагнитов дополнительно .содержат постоянные магниты, кроме того, электромагниты имеют возможность подключения посредством введенного коммутатора к источнику постоянного и/или переменного напряжения.

2. Устройство по и. 1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что магнитопроводы размещены по периферии рабочих поверхностей стыковочных узлов.

1815216

1815216

E-b

57

Ю

77

due б

1815216

1815216

Редактор Г,Бельская

Заказ 1615 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Составитель T.Äåì÷åíêî

Техред М,Моргентал Корректор Л.Ливринц

zz