Устройство для управления манипулятором

 

P.Ì. Грузинцев, В.Д. Левин. Э.Г. Данилов

В.И. Лудиков и О.Ф. Олехнович (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРОМ га

Изобретение относится к автома- тике, автоматизации технологического оборудования и может быть использовано для управления различными типами манипуляторов.

Известно устройство управления манипулятором, состоящее из блока генераторов тактовых импульсов, соединенного с блоком сравнения и блоком распределения импульсов, наборного штеккерного поля, блока исполнительных элементов и блока реле времени fl ).

Недостатком данного устройства является отсутствие в нем контроля отработки программы по датчикам обратной связи, отработка программы осуществляется по реле времени.

Известно также устройство управления манипулятором, содержащее блок режимов и ручного управления, сдвигающий регистр, программную матрицу, вход которой связан с выходами сдвигающего регистра и дат2 чиков обратной связи. В этом устройстве переход с одного шага отработки программы манипулятора на другой осуществляется по датчикам обратной связи (2).

Недостатком данного устройства является отсутствие в нем блока блокировок манипулятора, что может привести к возникновению различного рода аварийных ситуаций.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст" ройство для управления манипулятором1 содержащее узел сопряжения с датчи» ками манипулятора и узел блокировок, выходы которых соединены с входами узла управления, узел технологических команд, выходы которого соедине-, ны с входами узла исполнительных элементов технологического оборудования и схвата, узел стробирования и узел аварийного отключения привода манипулятора f31.

938261

Недостатком известного устройства являются аварийные отключения привода манипулятора, осуществляемые через усилители приводов манипулятора при невыполнении команд на отработку каким-либо исполнительным элементом технологического оборудования или схвата, что приводит к простоям Манипулятора до прибытия наладчика, в то время как при апре- 1О деленных условиях невыполнение ко-: манд могло бы самоустраняться в течении одного или нескольких циклов.

Цель изобретения — повышение надежности устройства и, следовательно, 15 производительности манипулятора за счет сокращения числа аварийных отключений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления gp манипулятором, содержащее узел сопряжения с датчиками манипулятора и узел блокировок, выходы которых соединены с входами узла управления, узел технологических команд, выходы которого 5 соединены с входами узла исполнительных элементов, узел стробирования и узел аварийного отключения привода

l1 манипулятора, введен узел формирования подпрограмм, входы которого соединены с выходами узла управления и с. выходами узла стробирования, а выходы - с входами узла технологических команд и с входом узла аварийного отключения привода манипулятора, выходи узла сопряжения с датчиками

35 манипулятора соединены с входами узла технологических команд.

Кроме того, узел формирования подпрограмм содержит -блок временно4О го контроля, состоящий из последовательно соединенных первых элементов И, ИЛИ и реле времени, блок формирования подпрограмм, состоящий из каналов последовательно соединенных вторых, элементов И, ИЛИ и

RS-триггеров управления и RS-трйггера начальной установки, выход первого элемента И соединен с входом сброса реле времени и входами первого и всех вторых элементов ИЛИ, инверсный выход первого элемента ИЛИ сое динен с первыми входами всех вторых элементов И, R входы RS-триггеров управления и R u S входы RS-триггера начальной установки подключены к соответствующим входам узла, выходы всех триггеров и реле времени - к выходам узла, а вторые и третьи вхо4 ды первого и вторых элементов И - к одним из входов узла.

На чертеже представлена блок схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит преобразователи 1, соединенные с датчиками манипулятора, расположенными по циклу отработки с возможностью их регулировки по времени включения в пределах цикла, преобразователи 2, соединенные с датчиками контроля технологического процесса, триггеры 3, датчик 4 конца цикла, первый элемент

И 5, элемент б временной задержки, первый 7 и вторые 8 элементы ИЛИ, реле 9 времени, узел 10 аварийного отключения привода манипулятора, вторые элементы И 11, RS-триггеры

12 управления, RS-триггер 13 начальной установки, элементы И 14 и 15, элемент ИЛИ 16, исключительные элементы 17, узел 18 сопряжения с датчиками манипулятора, узел 19 блокировок, узел 20 управления, узел

21 стробирования, блок 22 формирования подпрограмм, узел 23 технологических команд и узел 24 исполнительных элементов

Устройство работает следующим образом.

При первоначальном включении устройства на входе RS-триггера 13 формируется импульс, который производит установку триггера и RS-триггер 13 разрешает прохождение информации от преобразователей 1 к элементам 17.

В первом цикле происходит поочередное срабатывание всех преобразователей 1 и установка от них триггеров

3. В указанном манипуляторе движение по всем трем координатам осуществляется от одного электродвигателя за счет рационального построения его кинематической схемы.

Циклом в работе манипулятора называется определенная последовательность манипуляций его схвата по всем трем координатам до момента начала повторения движений. Цикл манипулятора характеризуется оборотом его главного вала на 360 . Вокруг главного вала расположены командные датчики (например, магнитоуправляемые контакты), каждый из которых срабатывает в определенном положении главного вала (например, от магнита, жестко связанного с валом), а следовательно, в определенном месте пространственного положения схвата.

938261

Рассмотрим цикл манипулятора, работающего, например, на операции вторичной штамповки.

Схват манипулятора выдвигается к устройству ориентирования и выда- 5 чи детали (например к вибробункеру), Осуществляется кивок схвата и его включение от одного из командных датчиков. Схват захватывает деталь и начинается его втягивание, а затем поворот на 90о. Далее.схват выдвигается в зону штампа и делает кивок к матрице. От следующего командного датчика осуществляется отключение схвата и деталь кладется на матрицу 15 штампа. Далее начинается втягивание схвата и при выходе его из зоны .штампа от одного из командных датчиков осуществляется включение пресса.

При повороте схвата по направлению 20 к вибробункеру следующим командным датчиком осуществляется включение устройства удаления отштампованной детали с матрицы штампа (например, устройства сдува). На Этом цикл ра- 25 боты манипулятора заканчивается так как далее начинается его повторное выдвижение к устройству ориентирования (вибробункеру). Конец цикла характеризуется срабатыванием дат- зв чиком конца цикла.

Таким образом, в первом цикле устанавливаются все триггера 3 и одновременно сигналы с командных датчиков через преобразователи 1 проходят через элементы И 15, так как имеется расширение с RS-триггера 13 и далее проходят через элемент ИЛИ 16 и подаются на управление элементов 17. Таким образом, в 4в процессе выполнения цикла работы манипулятора при посредстве командных датчиков осуществляется подача команд на включение исполнительных элементов самого манипулятора, например устройства схвата детали, и на включение исполнительных элементов технологического оборудования, например пресса, устройства подачи детали, устройства сдува детали и т.д.

При помощи датчиков .контроля технологического процесса через узел

19 осуществляется контроль отработки исполнительных элементов манипулятора и технологического оборудования, например контроль взятия детали манипулятором, контроль сдува

/ детали из зоны штампа и т.д. По ме-, ре срабатывания датчика контроля через преобразователь 2 осуществляют сброс триггеров 3.

Далее по циклу манипулятора, когда все исполнительные элементы долж-. ны отработать, срабатывает датчик

4 конца цикла 4, сигнал с выхода которого осуществляет сброс триггера 13 и через элемент 6 и тем самым запрет на дальнейшее прохождение информации от преобразователей 1 через элементы И Т5 к элементам 17, и кроме того, осуществляется сброс триггеров 12, каждый из которых в дальнейщем осуществляет разрешение либо запрет на прохождение информации на управляемый им элемент 17.

Через элемент 6 сигнал с выхода дат чика 4 подается на элемент И 5, на остальные входы которого подаются сигналы с инверсных выходов триггеров 3.

Если все элементы 17 в предыдущем цикле отработали и, следователь но, все триггеры 3 сброшены, элемент И 5 срабатывает, и сигнал с его выхода через элементы ИЛИ 8 устанавливает все триггеры 12, которые разрешаюг прохождение информации от преобразователей 1 через элементы

И l4 и элементы ИЛИ 16 на все weменты 17. Это, так называемый, "рабочий" режим устройства управления.

Если какие-нибудь из элементов

17 не отработаЛи, преобразователи не сработают и не сбросят соответ" ствующие триггеры 3. Элемент И 5 не сработает и сигнал с выхода элемента ИЛИ 7 разрешит прохождение информации с прямых выходов триггеров

3. через элемент И l1 и элементы ИЛИ 8 на установку триггеров 12, причем по данному каналу произойдет установка лишь тех триггеров 12, которые соответствуют неотработавшии элементам 17 и, следовательно, несброшенным триггерам 3. Следовательно, в следующем цикле на элементы

17 пройдет информация лишь от преобразователей 1, соответствующих неотработавшим элементам 17, т.е. устройство переходит в режим работы по подпрограмме.

С выхода элемента ИЛИ 7 осуществляется запуск реле 9, которое настроено на определенное количество циклов, например 3. Если в .течение этого времени в результате работы в режиме по подпрограмме про"

938261

8 изошла отработка всех элементов 17, срабатывает элемент И 15 и с его выхода осуществляется сброс реле 9, и устройство переходит в "рабочий" режим. Если же за время, на которое настроено реле, так и не произойдет срабатывание всех элементов 17, на выходе реле 9 возникает сигнал, который подается на вход узла 10 и происходит аварийное отключение ма- 10 нипулятора.

Например, в процессе работы манипулятора по какой-то причине не сработало устройство удаления детали из штампа. Манипулятор перехо- 15 дит в резервный режим работы по подпрограмме, в которой не включается о схват, не осуществляется отключение схвата, не включается ход пресса, а включается лишь устройство удале- 20 ния детали. Одновременно запускается реле 9 и данной подпрограмме разрешается отработать какое-то заданное число циклов, например три. Если в течение этих трех циклов деталь 25 удалилась из штампа, манипулятор сразу же после удаления переходит на основной цикл работы, при неудалении детали происходит аварийное отключение манипулятора. Число циклов, на Зя которое настроена каждая подпрограмма, выбирается из опытных данных и при правильном подборе его число аварийных отключений манипулятора резко сокращается. 35

Испытания опытного образца устройства показали его надежную работоспособность и повышение производительности манипулятора за счет значительного сокращения числа простоев.

Формула изобретения

4S

1. Устройство для управления манипулятором, содержащее узел сопряжения с датчиками манипулятора и узел блокировок, выходы которых соединены с входами узла управления, узел технологических команд, выходы которого соединены с входами узла исполнительных элементов, узел с гробирования и узел аварийного отключения привода манипулятора, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повешения надежности устройства путем сокращения числа аварийных отключений, в него введен узел Формирования подпрограмм, входы которого соединены с выходами узла управления и с выходами узла стробирования, а выходы - с входами узла технологических команд и с входом узла аварийного отключения привода манипулятора, выходы узла сопряжения с датчиками манипулятора соединены с входами узла технологических команд.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел Формирования подпрограмм содержит блок временного контроля, состоящий из последовательно соединенных первых элементов И, ИЛИ и реле времени, блок формирования подпрограмм, состоящий из каналов последовательно соединенных вторых элементов

И, ИЛИ и RS-триггеров управления и

RS-триггера начальной установки, выход первого элемента И соединен с входом сброса реле времени и входами первого и всех вторых элементов ИЛИ, инверсный выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами всех вторых элементов И, R входы RS-триггеров управления и R u S входы RS-триггера начальной установки подключены к соответствующим входам узла, выходы всех триггеров и реле времени - к выходам узла, а вторые и .третьи входы первого и вторых элементов И вЂ” к одним из входов узла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белянин П.М. Промышленные роботы. М., "Машиностроение", 1975, с. 2 11, рис. 123.

2. Технология электротехнического производства. М., Информэлектро,, 1977, вып. 9(100), с. 10, рис. 5

Промышленные работы. Каталог.

М., НИИМАШ, 1976, с. 8 1-82, рис. 123 (прототип).