Промышленный робот

СОНИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а) В 25,1 9/00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСНСИЮУ СВИ РЕТЕН с У ЬСТ 21) 3298627/222) 20,04.81 следов и тех элек 88,8) свидтельский, проектнонологический инсти- ропривода етельстно ССС 00, 1974.ЫШЛЕННЫЙ РОБО измы выдвижения и под 9(46) 30.11.83, Бю (72) Х. Ф. Ра и В. Б. Зорин (71) Научно-ис конструкторский тут комплектного (53) 62,229.72 (О (56) 1. Авторско503711, кл. В (54) (5) ПРОМ содержащий меха.44хен, В. А. Выгловски ЯО 1057267 А анизме по- моцилиндии, и двух шнях. пнешестерней, повышения и механиза каждый ота снаброй, смонпри этом естко соещего пневема руки, установленные на мех ворота, состоящем из двух пнев ров, смонтированных на основан реек, жестко закрепленных на пор вмоцилиндров и связанных с отличающийся тем, что, с целью точности позиционирования, рейх ма поворота выполнены полыми, пневмоцилиндр механизма повор жен управляемой винтовой па тированной внутри полой рейки, гайка каждой винтовой пары ж динена с поршнем соответствую моцилиндра,1Изобретение относится к машиностроению, а именно к промышленным роботам, применяемым для выполнения различных технологических операций.Известен промышленный робот, содержаший механизмы выдвижения и подъема руки, установленные на механизме поворота, состоящем из двух пневмоцилиндров, смонтированных на основании, и двух реек, жестко закрепленных на поршнях пневмоцилиндров и связанных с шестерней 1.1 ОНедостатками такой конструкции являются ограниченное число точек позиционирования, неравномерность движения, невозможность регулирования скорости, его рабочего органа и люфт в зацеплениях привода поворота, что не позволяет обеспечить 5 любой заданный закон движения рабочего органа и уменьшает точность позиционирования.Цель изобретения - повышение точности позиционирования при любом заданном законе движения рабочего органа. 20Поставленная цель достигается тем, что в промышленном роботе, содержащем механизмы выдвижения и подъема руки, установленные на механизме поворота, состоящем из двух пневмоцилиндров, смонтированных на основании, и двух реек, жестко закрепленных на поршнях пневмоцилиндров и связанных с шестерней, рейки механизма поворота выполнены полыми, а каждый пневмоцилиндр механизма поворота снабжен управляемой вийтовой парой, смонтирован- ЗО ной внутри полой рейки, при этом гайка каждой виЙтовой пары Жестко соединена с поршнем соответствующего пневмоцилиндра.Применение двух самотормозящихсявинтовых пар и двух управляемых электро 35двигателей в пневмоцилиндрах поворота, из которых каждый поперемейно выполняет роль упругого элемента, позволяет получить безлюфтовое замыкание в зубчато-реечных и винтовых парах пневмоцилиндров поворота. Это очень важНо, так как погрешность 40гюзиционирования увеличивается во столько раз, во сколько радиус шестерни зубчато- реечной передачи меньше радиуса вылета рабочего органа робота. Получение безлюфтового замыкания в пневмоцилиндрах поворота в свою очередь повышает точность 45 позиционирования рабочего органа робота.На фиг. 1 изображен робот, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.Предлагаемый промышленный робот состоит из основания 1, двух пневмоцилиндров 2 поворота, установленных на основании 1, двух реек 3, жестко закрепленных на поршнях 4, двух гаек 5, самотормозящихся винтовых пар, закрепленных к рейкам 3, двух винтов 6 этих же пар, соединенных с валами управляемых электродвигателей 7, 55 В зацепление с рейками 3 входит шестерня 8, жестко соединенная с валом 9 (фиг. 1 и 2). К валу 9 присоединена траверса 10,на ко 2торой закреплены два штока с поршнями 11 пневмоцилиндров подъема рабочего органа. Гильзы 12 пневмоцилиндров подъема рабочего органа соединены с гайкой 13 самотормозящейся винтовой пары, винт 14 которой присоединен к валу управляемого электродвигателя 15. К гильзам 12 пневмоцилиндров подъема рабочего органа жестко закреплен пневмоцилиндр выдвижения рабочего органа, выполненный в виде корпуса 16, в котором к поршню со штоком 17 закреплена гайка 18 самотормозящейся винтовой пары, а винт 19 этой же пары соединен с валом управляемого электродвигателя 20. Пневмоцилийдр выдвижения содержит полость 21.Промышленный робот работает следующим образом.В зависимости от заданной программы, согласно которой необходимо рабочий орган, закрепленный на штоке пневмоцилиндра выдвижейия рабочего органа, выдвинуть, поднять и повернуть вокруг вертикальной оси робота, в полость 21 пневмоцилиндра выдвижения рабочего органа подается сжатый воздух. Однако это не вызывает перемещения штока 17, так как самотормозящийся винт 19 не вращается. Через некоторый промежуток времени, равный времени от .момента подачи исполнительной команды до момента срабатывания золотника (не показан), включается управляемый электродвигатель 20 и винт 19 начинает вращаться. Осевая сила, вызванная вращением винта 19, направлена в сторону действия сжатого воздуха, В этом случае поршень со штоком 17 получает возможность двигаться в заданном направлении со скоростью, зависящей от числа оборотов управляемого электродвигателя 20 и шага винта 19, По достижении заданного положения управляемый электродвигатель 20 выключается и рабочий орган останавливается.После выдвижения рабочего органа сжатый воздух подается в полость 22 пневмоцилиндров подъема рабочего органа. Но так как винт 14 самотормозящейся винтовой пары не вращается, то гильзы 12 пневмоцилиндров, к которым закреплена гайка 13 той же винтовой пары и пневмоцилиндр выдвижения рабочего органа не может перемещаться. Через некоторый промежуток времени, равный времени от момента подачи исполнительной команды домомента срабатывания золотника, включается управляемый электродвигатель 15 и винт 14 начинает вращаться. Осевая сила, вызванная вращением винта 14, направлена в сторону действия сжатого воздуха, При этом гильзы 12, гайка 13 и пневмоцилиндр выдвижения рабочего органа, начинает перемещаться в заданном направлении со скоростью, зависящей от числа оборотов управляемого двигателя 15 и шага винта 14. По достижении3заданного положения управляемый электродвигатель 15 выключается и гильзы 12 вместе с рабочим органом останавливаются в заданном соответствии с программой положения.Для поворота рабочего органа вокруг 5 вертикальной оси в необходимом по заданной программе направлении в правый цилиндр 2 подается сжатый воздух. При этом правый поршень 4 через правую рейку 3 давит своим зубом на шестерню 8, которая в свою очередь противоположным зубом тянет левую рейку 3. Левая гайка 5, закрепленная на левой рейке 3, упирается в левый винт 6, который может вращаться в опорных подшипниках левого цилиндра 2. Таким образом, все люфты в точках А, В, С кон такта выбраны. Но шестерня 8 пока что вращаться не может, так как самотормозящийся левый винт 6 остается неподвижным. Через некоторый промежуток времени, равный времени от момента подачи исполнительной команды до момента срабатывания золотника, включаются электродвигатели 7.При этом винты 6 начинают вращаться, а перемещающиеся рейки 3 вращают шестерню 8 и жестко закрепленный с ней вал 9. Но так как возможная скорость перемещения 25 реек 3 всегда больше, чем заданная скорость поступательного движения левой гайки 5, то в течение всего пути их движения беззазорное зацепление в зубчато-реечной передаче и в левой винтовой паре 5 и 6 в точках А, В, С контакта сохраняется, а скорость ЗО перемещения реек (вращение шестерни 8) зависит от числа оборотов и шага левого ходового винта 6. Таким образом, роль управляющего элемента выполняет левый электродвигатель 7, который и задает закон движения. В процессе перемещения реек 3 из-за кинематической погрешности всех зацеплений и неравномерности вращения управляющего левого электродвигателя 7, правый винт 6 будет или разгоняться или тормозиться. Если например, в зацеплении 40 правого винта 6 и правой гайки 5 в начальный момент движения или в процессе движения произойдет разрыв кинематической цепи (появится люфт в контакте Д), то вследствие уменьшения нагрузки на правый электродвигатель 7 правый винт 6 начина етразгоняться и снова замкнет кинематическую цепь в контакте Д. При увеличении силы давления в контакте Д, являющейся следствием возможного уменьшения числа оборотов левого электродвигателя 7 или кинематической погрешности всей цепи, скорость вращения правого электродвигателя 7 уменьшается, так как вся кинематическая цепь жесткая и замкнута по контактам А,В,С,Д, а винтовые пары самотормозящиеся. Следовательно, если левый электродвигатель 7 выполняет роль управляющего элемента, то правый электродвигатель 7 работает в моментном режиме, а магнитное поле его выполняет роль упругого элемента, компенсирующего все погрешности зацеплений. При реверсе сжатый воздух подается в левый цилиндр 2. Роль управляющего элемента в этом случае будет выполнять правый электродвигатель 7, а роль упругого элемента, компенсирующего погрешности шагов всех кинематических пар и неравномерности вращения правого электродвигателя 7, будет выполнять магнитное поле левого электродвигателя 7,В состоянии покоя разрыв кинематической цепи по контактам А, В, С, Д под действием внешних возмущающих сил (вибрации, рабочие нагрузки) не произойдет, так как винты 6 самотормозящиеся.Полученное таким образом безлюфтовое зацепление в зубчатых рейках 3 с шестерней 8 и винтовых пар 5 и 6 повысит точность позиционирования рабочего органа робота.Для осуществления различных видов движения, например описания рабочим органом пространственной кривой, должны работать одновременно все пневмоцилиндры 2 и управляемые электродвигатели 7, скорость вращения которых зависит от заданного закона движения.Таким образом, промышленный робот может быть использован на таких работах, как сварка, полировка, т,е. там, где требуется сложный закон движения рабочего органа, осуществление которого основывается на сочетании пневматического привода с электрическим. Такое сочетание позволяет соединить в одной конструкции достоинства пневматических роботов (большая удельная мощность, малые весогабаритные показатели) с достоинствами электрических (возможность осуществить любой закон движения, точность позиционирования, регулировка скорости в широком диапазоне).дактор Н. Гришановказ 9456/1 7ВНИ Ти ПИ Госуд о делам Москва,ПП сПате