Устройство управления промышленным роботом

СООЗ СОВЕТСКИХшввмрмюииРЕСПУБЛИН 69301) За) Р 15 В 2113 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСК юГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЪЮ(56) 1, Машиностроительный гидропривод, Под ред. Прокофьева В.Н.М., "Машиностроение", 1978, с.481.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2490456/25-08,кл. Р 15 В 21/02, 1978 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ РОБОТОМ, содержащее насосвысокого давления, соединенный с полостью гидрокомпенсатора, исполнительные гидроцилиндры с гидрораспределителями, соединенными с выходомнасоса высокого давления и через первый обратный клапан со штоковой полостью мерного гидроцилиндра, поршневая полость которого соединена с гидроаккумулятором непосредственно, черезвторой обратный клапан с гидрокомпенсатором, а через гидрораспределитель, механически связанный со штоком мерного гидроцилиндра, и последовательно с ним включенный гидрораспределитель, механически связанныйсо штангой привода программатора,с полостями привода этого программатора, шток которого через зубчатуюрейку и зубчатые колеса кинематически соединен с барабаном с Т-образными пазами, в которых закрепленыпостоянные магниты, а гидрораспределители исполнительных гидроцилиндров механически связаны с упорами,размещенными на штоке привода программатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функционгльных возможностей, оно содержит насос низкого давления, дополнительный гидрораспределитель, управляющий гидро- цилиндр и гидроцилиндры-дозаторы с соответствующими гидрораспределителями каждый из вновь введенных гидроцилиндров через свой гидрораспределитель соединен с выходом насоса низкого давления, вход которого соединен с гидрокомпенсатором, полости управля щего гидроцилиндра через спой гидро распределитель соединены с гидрорасЙределителями гидроцилиндров-дозаторов и через дополнительный гидрораспределитель - со штоковой полостью мерного гидроцилиндра, шток управляющего гидроцилиндра снабжен микропере ключателем, установлен соосно со штоком одного из исполнительных гидроцилиндров и электрически соединен с одним из входов гидрораспределителя упавляющего гидроцилиндра, гидро- распределителем исполнительного гидро цилиндра, шток которого соосен штоку управляющего гидроцилиндра и с дополнительным гидрораспределителем, а на гидрораспределителях мерных гидроцилиндров установлены постоянные магниты, расположенные в непосредственной близости у барабана с Т-образными пазами, причем другой вход гидрораспределителя управляющего гидроцилиндра механически связан с одним из упоров, размещенным на штоке привода программатора.Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть применено для управления промышленнымироботами с гидравлическим приводом.Известно устройство управленияйромышленным роботом с гидроцилиндрами дискретных смещений. Гидроцилиндры с составными поршнями построены по принципу двоичного кода и приисполЬзовании в различных комбинациях 0 входных сигналов обеспечивавют получение 2 -1 разных положенийштока с постоянным интервалом дискретности, определяемым конструкциейсоставного поршня 1.15Недостатками такого устройствауправления промышленным роботомявляется низкая надежность работыиз-за наличия большого количества управляющей электрической аппаратуры 20и малые функциональные возможности,Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления промышленным роботом, содержащее насос высокого давления, соединенный 25 с полостью гидрокомпенсатора, исполнительные гидроцилиндры с гидрораспределителями, соединенными с выходом насоса высокого давления и через первый обратный клапан со штоковой по- З 0лостью мерного гидроцилиндра, поршневая полость которого соединена с гидроаккумулятором непосредственно, через второй обратный клапан с гидрокомпенсатором, а через гидрораспреде-З литель, механически связанный с мерным гидроцилиндром, и последовательно с ним включенный гидрораспределитель, механически связанный со штангой привода программатора - 40 с полостями привода этого программатора, шток которого через зубчатую рейку и зубчатые колеса кинематичес, ки соединен с барабаном с Т-образными пазами,вкоторых закреплены посто-,45 янные магниты, а гидрораспределители исполнительных гидроцилиндров механически связаны с порами,. размещенны. ,ми на штоке привода программатора 2 .Недостатками известного устройст,ва являются невозможность автоматической установки поршней исполнительных гидроцилиндров в любом заданном положении и сложность смены программы.Цель изобретения - расшинение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем,что устройство управления промышлен ным роботом, содержащее насос высокого давления, соединенный с полостьюгидрокомпенсатора, исполнительныегидроцилиндры с гидрораспределителями, соединенными с выходом насоса высокого давления и через первый обратный клапан - со штоковой полостьюмерного гидроцилиндра, поршневая полость которого соединена с гидроаккумулятором непосредственно, через второй обратный клапан с гидрокомпенсатором, а через гидрораспределитель,механически связанный со штоком мерного гидроцилиндра, и последовательнос ним включенный гидрораспределитель,механически связанный со штангои привода программатора, - с полостямипривода этого программатора, шток которого через зубчатую рейку и зубчатые колеса кинематически соединенс барабаном с Т-образными пазами, вкоторых закреплены постоянные магниты, а гидрораспределители исполнительных гидроцилиндров механически связаны с упорами, размещенными на штокепривода программатора, дополнительносодержит насос низкого давления, дополнительный гидрораспределитель, управляющий гидроцилиндр и гидроцилиндрыдозаторы с соответствующими гидрорас-.пределителями, каждый из вновь введенных гидроцилиндров через свойгидрораспределитель соединен с выходом насоса низкого давления, вход которого соединен с гидрокомпенсатором,полости управляющего гидроцилиндрачерез свой гидрораспределитель соединены с гидрораспределителями гидроцилиндров-дозаторов и через дополнительный гидрораспределитель - со штоковой полостью мерного гидроцилиндра,шток управляющего гидроцилиндра снабжен микропереключателем, установленсоосно со штоком одного из исполнительных гидроцилиндров и электрически соединен с одним из входов гидрораснределителя управляющего гидроцилиндра, гидрораспределителем исполнительного гидроцилиндра, шток которогосоосен штоку управляющего гидроцилиндра и с дополнительным гидрораспределителем, а на гидрораспределителях мерных гидроцилиндров установленыпостоянные магниты, расположенныенепосредственной близости убарабана с Т-образными лазами,причем другой вход гидрораспределителя управляющего гидроцилиндра мехаУправляющий гидроцилиндр 23 имеет 45 два штока 32 и 33, пружину 34 и микропереключатель 35, закрепленный на штоке 32. Полости управляющего гидроцилиндра 23 через гидрораспределитель 5 соединены с гидрораспреде лителями гидроцилиндров-дозаторов и с дополнительным гидрораспредели- . телем 9.Привод 24 программатора включает поршень 36, шток 37 с упорами 38, барабаном 39 с Т-образными пазами для крепления в них постоянных магнитов,40.На штоке 37 закреплен крон 55 нически связан с одним из упоров, раэмещенным на штоке привода программатора.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.Устройство управления промышленным роботом содержит насос 1 низкогодавления и насос 2 высокого давления,гидрораспределители .3-12, предохра- Онительные 13 и 14 и обратные 15 и 16клапаны, гидроцилиндры-дозаторы 17и 18, исполнительные гидроцилиндры 19-21, мерный 22 и управляющий 23 гидроцилиндры, привод 24 программатора, гидроаккумулятор 25 игидрокомпенсатор 26.Гидроцилиндры-дозаторы 17 и 18имеют подпружиненные поршни 27 и 28.Они соединены гидролиниями с гидрораспределителями 3 и 7, на плунжерахкоторых закреплены постоянные магниты 29 и 30. Гидрораспределители 3и 7 подсоединены к напорной гидролинии насоса 1 низкого давления. Слив 25жидкости из гидроцилиндров-дозаторов 17 и 18 и управляющего гидроцилиндра 23 может осуществлятьсячерез гидрораспределители 9 и 12в гидрокомпенсатор 26,30Мерный гидроцилиндр 22 снабженпружиной 31. Его штоковая полостьсоединена со сливными гидролиниямиисполнительных гидроцилиндров 19,20 и 21 через обратный клапан 16,а также с дополнительным гидрораспределителем 9. Поршневая полостьмерного гидроцилиндра 22 соединена с гидроаккумулятором 25, гидрораспределителем 11 и обратным клапа Оном 15, установленным в гидролинии,соединяющей поршневую полость мерногогидроцилиндра 22 с гидрокомпенсатором 26,штейн 41 для переключения гидрораспределителя 10, которое осуществляется через пружины 42 и 43, упоры 44 и 45 и штангу 46. Пружины 42 и 43 обеспечивают полное и быстрое переключение гидрораспределителя 10 в край. них нижнем и верхнем положениях поршня 36. На штоке 37 закреплена также зубчатая рейка 47, которая сцеплена с зубчатыми колесами 48 и 49. Зубчатые колеса 48 и 49 имеют на торце зубья с односторонним скосом, которые взаимодействуют с зубьями полу- муфт 52 и 53. Полумуфты 52 и 53 смонти. рованы на шпонках или шлицах и могут перемещаться по валам в осевом направлении. Пружинами 54 и 55 они поджимаются к зубчатым колесам 48 и 49. Торцовые зубья колес 48 и 49 имеют скосы разного направления. Поэтому барабан 39 с постоянными магнитами 40 от зубчатого колеса 48 поворачивается только при движении зубчатой рейки 47 со штоком 37 вверх. А при движениизубчатой рейки 47 со штоком 37 вниз вращение барабана 39 осуществляется от зубчатого колеса 49 с помощью вспомогательного вала 51 и зубчатых колес 56 и 57, жестко закрепленных на валах 50 и 51.Таким образом, вращение барабана 39 с постоянными магнитами 40осуществляется всегда в одну и ту же сторону при возвратно-поступательном движении поршня 36,Гидрокомпенсатор 26 имеет поршень 58 и пружину 59.Управление гйдрораспределителями 4, 5, 6 и 8 осуществляется от упоров 38 привода программатора. Управление гидрораспределителями 3 и 7 гидроцилиндров-дозаторов осуществляется постоянными магнитами 40, а гидро- распределителей 11 и 12 - от штока мерного гидроцилиндра 22. Микропереключатель 35 установлен соосно со штоком исполнительного гидроцилиндра 19 и электрически соединен с одним из входов управляющего гидро- цилиндра 23, гидрораспределителем исполнительного гидроцилиндра и с дополнительным гидрораспределителем 9.Устройство управления промышленным роботом работает следующим образом. Включается насос 1 низкого давления и насос 2 высокого давления. Через гидрораспределители 3, 7 и 5 жид1104311 кость от насоса 1 поступает в управляющий гидроцилиндр 23. Его поршеньсо штокамй 32 и 33 вместе с микропереключателем 35 перемещаются вправо.Из нерабочей полости управляющегогидроцилиндра 23 жидкость вытесняется через гидрораспреоелители 5, 3 и 7в гидроцилиндры-дозаторы 17 и 18.Когда гидроцилиндры-дозаторы полностью заполняются жидкостью поршеньуправляющего гидроцилиндра 23 соштоком 32 и 33 и микропереключателем 35 остановятся в заданном положейии. Заполняются жидкостью гидроцилиндры-дозаторы, у которых включены их гидрораспределители. переключения гидрораспределителя 4с помощью электромагнита при поджатом упором 38 плунжере применяют специальный стержень-кнопку с фиксатороми плоскую пружину с упором, т.е. переключение осуществляется упором через плоскую пружину, Включаются также электромагниты гидрораспределителей 5 и 9.Жидкость от насоса 1 низкого давления поступает через гидрораспределители 3, 5 и 7 в правую полостьуправляющего гидроцилиндра 23 и вытесняется из левой через гидрораспределители 5 и 9 в мерный гидроцилиндр 22, Из штоковой полости исполнительного гидроцилиндра 19 жидкостьтакже поступает в мерный гидроцилиндр 22. Под действием пружин поршни 27 и 28 гидроцилиндров-дозаторов 1 и 18 вытесняют жидкость черезгидрораспределители 3, 7 и 9 в мерныйгидроцилиндр 22,Из мерного гидроцилиндра 22 жидкость уже описанным способом поступает в привод 24 программатора, который упором 38 переключает гидрораспределитель 4. Исполнительный гидроцилиндр 19 занимает исходное положение, вытесняя жидкость из нерабочейполости в мерный гидроцилиндр 22и затем в привод 24 программатора.Упорами 38 включаются гидрораспределители 5 и 8. Срабатывают управляющийгидроцилиндр 23 и исполнительныйгидроцилиндр 21 и т.д.В крайнем верхнем положении порш-ня 36 кронштейн 41 через пружину 43,упор 45 и штангу 46 переключаетгидрораспределитель 10, Теперь жидкость от исполнительных гидроцилиндров, гидроцилиндров-дозаторови управляющего гидроцилиндра поступает в штоковую полость привода 24программатора и поршень 36 перемещается вниз. В крайнем нижнем положении поршня 36 кронштейн 41 черезпружину 42, упор 44 и штангу 46переключает гидрораспределитель 1 Ов исходное положение. Упоры 44 и 45могут по резьбе перемещаться поштанге 46, обеспечивая при необходимости различный ход поршня 36. Точность установки поршня исполнительного гидроцилиндра 19 зависит в основном от количества гидроцилиндров-дозаторов. Их число должно соответствовать требуемой точности поэициОт насоса 2 высокого давления жидкость поступает через гидрораспределитель 6 в исполнительный гидро- цилиндр 20. Иэ его нерабочей полости жидкость через гидрораспределитель 6, обратный клапан 16 поступает в штоковую полость мерного. гидроцилиндра 22. Поршень мерного25 гидроцилиндра 22 перемещается, сжимая пружину 31. Жидкость из поршневой полости мерного гидроцилиндра 22 вытесняется в гидроаккумулятор 25, так как гидрораспределитель 11 и обратный клапан 15 закрыты. При подходе .поршня мерного гидроцилиндра 22 к крайнему нижнему положению включается гидрораспределитель 11 и жидкость из гидроаккумулятора 25 вытес няется в привод 24 программатора. В крайнем нижнем положении поршня мерного гидроцилиндра включается гидрораспределитель 12 и выключается гидрораспределитель 11. Поршень 36 40 со штоком 37, упорами 38 и зубчатой рейкой 47 перемещаются на заданное расстояние. Барабан 39 с постоянными магнитами 40 поворачивается на заданный угол. Упорами 38 включается гидро-И распределитель 4 и выключается гидро- распределитель 6 (в зависимости от заданной программы).1Вступает в работу исполнительный гидроцилиндр 19. Его поршень со што 50 ком, на котором могут быть закреп-, лены захваты, инструменты и т.д., перемещается до тех пор, пока шток йли другая какая-либо подвижная часть не переключит микропереключатель 35. Срабатывает электромагнит гидрораспределителя 4 и его плунжер устанавливается в среднее положение, Для7 11 О 43 онирования. Подключая гидроцилиндры-дозаторы по заданной программе в различных комбинациях, обеспечивают (2-1) разных по величине позиционных перемещений поршня.5Различные ходы поршня исполнительного гидроцилиндра 19 в процессе работы промышленного робота устанавливаются автоматически. Переклю. чение гидрораспределителей гидро цилиндров-дозаторов по заданной программе осуществляется с помощью постоянных магнитов 40:. одноименные полюса отталкиваются, разноименные притягиваются. Перемещение барабана 39 в соответствии с заданной Программой осуществляется жидкостью, вытесняемой из нерабочих полостей исполнительных гидроцилиндров. Наличие мерного гидроцилиндра 22 и гидроаккумулятора 25: обеспечивает перемещение поршня 36 привода 24 программатора всегда на равное расстояние, несмотря на то, что из исполнительных гидроцилиндров вытесняются различные объемы жидкости. Поэтому упоры 38 все одинаковые и имеют простую форму.Общий годовой зкономический эффект промышленного робота с предлагаемым устройством управления за счет обеспечения автоматической установки поршней исполнительных гидроцилиндров в любое заданное положение и простоты смены программы по сравнению, например, с промышленным роботом с гидро- цилиндрами дискретных смещений, может составить не менее 2 тыс, руб.