Промышленный робот

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (И 3 А 1 51)5 В 9/О ЕННЫЙ КОМИТЕТНИЯМ И ОТКРЫТИЯМСР ГОСУДАРСПО ИЭОБРЕТЕПРИ ГКНТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПРОМЫШЛЕННЫЙ РОБ (57) Изобретение отно строению, в частности рам, и может быть исп бототехнике для автом ных технологических изобретения является намических показателе сится к машинок.манипулятоользовано в роатизации основ- процессов. Цель улучшение дий и повышение(71) Особое конструкторско-технологицеское бюро "Орион" при Новочеркасском политехническом институтеим. Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССРМ 1177146, кл, В 25 3 1/00, 1984. точности позиционирования за счетустранения люФтов, снижения инерционности подвижных звеньев и переходныхколсбательных процессов в период пуска и останова, Крутящий момент отдвигателя идет по трем основным кинематицеским цепям: качания плеча 3.предплечья 4 и вращения основания 2и трем дополнительным кинематицескимцепям, которые полностью дублируютосновные цепи. При этом в каждой цепи установлены электромагнитные порошковые муФты 11 - 13, которые вращаются в разные стороны. По сигналам, поступающим в систему управления, происходит управление каждоймуФтой 11 - 13 по заданному закону,исклюцающему пусковые перегрузкипривода, а также обеспечивающему выбор люФтов в каждом зубчатом зацеплении5 ил.Изобретение относится к машиностроению, в частности к манипуляторам, и может быть использовано в робототехнике для автоматизации основных технологических процессов.Целью изобретения является улучшение динамических показателей и повышения точности позиционированияза счет устранения люфтов, сниженияинерционности подвижных звеньев и переходных колебательных процессов впериод пуска и останова.На фиг. 1 изображен манипулятор,вид сверху; на фиг, 2 - общая компоновка манипулятора, разрез, на фиг 3 -разрез А-Я на фиг. 2, на фиг. 4 и 5принцип работы манипулятора.Промышленный робот (фиг. 1 и 2)содержит неподвижное основание 1,вращающееся основание 2, на которомшарнирно установлены плечо 3 и предплечье 4 (звенья), снабженные пружинными устройствами 5 и 6 статическойкомпенсации весаНа основании 1 неподвижно закреплено зубчатое колесо7, по внутренней поверхности которогоперемещается установленное на роликах8 вращающееся основание 2, .выполненноев виде крестовины, У основания плеча303, вращающегося на оси 9 (Фиг. 2 и3), размещены электродвигатель 10,электромагнитная порошковая муфта(ЭПМ) 11 привода вращения плеча 3, иЭПМ 12 привода вращения предплечьяНа вращающемся основании 2 размещеныЭПМ 13, обеспечивающие его привод.Двигатель 10 посредством колеса 14взаимодействует (фиг. 3 и 4) с находящимися в зацеплении друг с другомзубчатыми колесами 15 и 16 ведущих40полумуфт ЭПМ 11 и промежуточным колесом 17, независимо вращающимся на оси9 вращения плеча 3, На одном валус колесом 16 установлено коническоеколесо 18 посредством которого кру" 4тящий момент передается на ведущиеполумуфты ЭПМ 12, зубчатые колеса 19и 0 которых находятся в зацеплениидруг с другом. Посредством передачи21 (фиг, 5). колесо 17 взаимодействует у.с одним из зубчатых колес 22 или 23;.ведущих полумуфт ЭПМ 13, находящихсяв зацеплении друг с другом,Ведомые полумуфты ЭПМ 11 через понижающие зубчатые передачи 24 взаимодействуют с зубчатым сектором 25,жестко соединенным с крестовиной,центр которого совпадает с осью 9, а ведомые полумуфты ЭПМ 12 взаимодействуют с предплечьем 4 через конические передачи 26, Ведомые полумуфты ЭПМ 13 связаны с зубчатым колесом 7 через передачи 27.Все степени свободы робота снабжены датчиками обратной связи (не показаны) по скорости перемещения и положению соответствующих звеньев.Робот работает следующим образом, Электродвигатель 10 (Фиг. 3 и 4) приводится во вращение от сети пере-. менного тока. При этом крутящий мо. мент от шестерни 14, установленной на валу электродвигателя 10, передается на колесо 15 и шестерню 17 и далее по кинематической цепи, включающей шестерню 16 и коническую передачу 18 - на зубчатые колеса 20 и 19, а также через зубчатую передачу 21 - на колеса 22 и 23 (фиг, 5). Поскольку ведущие полумуфты каждой пары ЭПМ 11 - 13 взаимодействуют между собой посредством зубчатых колес соот" ветственно 15 и 16, 19 и 20,. 22 и 23, то их вращение происходит в противоположные стороны. Система управления рабочим органом робота ( е показана) обеспечивает сравнение текущих сигналов, поступающих от датчиков обратной связи (не показаны) с заданными и в соответствии с величиной рассогласования формирует управляющие сигналы в виде тока возбуждения, поступающие на индукторы магнитного поля каждой пары ЭПМ 11 - 13, Датчики обратной связи по положению и скорости перемецения звена 4 установлены на последнем в районе оси его вращения и кинематически связаны со звеном 3, Фиксируя относительные перемещения и скорость звеньев 3 и 4 друг относительно друга, Аналогичные датчики (ими могут быть, например, соответственно переменный резистор типа ППМЛ и тахогенератор серии ТХЛ) установлены на звене 3, Фиксируя параметры его перемещения относительно оси 9 (фиг, 2), жестко соединенной с основанием 2. Положение и скорость вращения основания 2 Фикси. руются аналогичными датчиками, установленными на нем и кинематически взаимодействующими с неподвижным зубчатым колесом 7.1Управление ЭП 11, входящими в каждую пару, осуществляется с помощью, системы управления, которую функцио5 15763нально можно представить в виде последовательно соединенных генераторасигнала задания, блока сравнения, накоторый подается сигнал от датчиковобратной связи и Формируется сигнал5рассогласования, который затем усиливается и поступает на регулятортока управления, включающий широтноимпульсный модулятор (ВИМ) сигналаи блок силовых ключей, после чегоуправляющий сигнал в виде тока возбуждения подается на обмотку индукторамагнитного поля соответствующей муф"ты.15Перемещение каждого звена исполнительного органа робота происходитпод действием результирующего усилия, .величина и направление которого определяются изменением баланса крутящих моментов, передаваемых соответствующей парой муФт, что определяетнаправление и закон перемещения покаждой степени свободы рабочего органа, Так качание предплечья 4 25(Фиг. 2) осуществляется посредствомконических передач 26 изменениембаланса крутящих моментов, передаваемых ЭПМ 12, Качание плеча 3 (Фиг.2и, 4) происходит в результате изменения баланса моментов, передаваемыхЭПМ 11 через передачу 24, взаимодействующую с зубчатым сектором 25,жестко закрепленном на основании 2.Вращающееся основание 2 (Фиг. 2и 5) приводится в движение изменением35баланса крутящих моментов, передаваемых ЭПМ 13 через передачу 27,взаимодействующую с неподвижным зубчатым колесом 7.40Таким образом, предлагаемая конструктивная схема компоновки привода рабочего органа робота данноготипа позволяет улучшить его динамические и точностные характеристики засчет расщепления кинематических цепей привода отдельных звеньев, возможность которого обусловлена наличием трех пар ЭПМ, имеющих высокоебыстродействие (0,01-0,03 с), малую:мощность, потребляемую для управления(порядка 1 Вт), линейную зависимостьпередаваемого муФтами момента от то-ка управления, относительную простоту и надежность конструкции.55К достоинствам предлагаемой конструктивной схемы следует отнести наличие одного приводного двигателя,питающегося от сети переменного то 03 ька, а также то, что помимо улучшения динамических характеристик за счет введения возможности управления переходными процессами посредством пары ЭВМ, вращающихся в противоположные стороны, происходит автоматическая компенсация зазора в последней кинематической паре привода каждого звена, что вытекает из принципа работы привода робота и не требует дополнительных конструктивных мер и, тем самым, упрощает предлагаемую конструкцию по сравнению с известными.Формула изобретенияПромышленный робот, содержащий исполнительный орган, выполненный в виде шарнирно связанных плеча и предплечья, который, в свою очередь, шарнирно установлен на подвижном основании, а также систему управле" ния и электромеханический привод, обеспечивающий посредством трех основных кинематических цепей качание плеча, качание предплечья и поворот основания, причем каждая основная кинематнческая цепь выполнена в виде приводного вала, кинематически связанного, в свою очередь, с выходным валом электромеханического при" вода, выходного вала, кинематически связанного с приводным валом посредством промежуточных зубчатых колес и основной управляемой электромагнитной муФты, и выходной зубчатой передачи, ведомое колесо которой жес тко связано соответственно с плечом, пред"плечьем или основанием, а ведущее ко" лесо установлено на выходном валу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения динамических показателей и повышения точности поэицио" нирования за счет устранения люФтов, снижения инерционности подвижных звеньев и устранения переходных колебательных процессов в период пуска и останова, он снабжен тремя дополнительными кинематическими цепями, выполненными аналогично соответствующим основным кинематическим цепям, при этом приводные валы каждой пары основных и дополнительных кинематических цепей связаны между собой посредством дополнительно введенной цилиндрической зубчатой передачи, ведущее колесо которой жестко .связано с приводным валом основной кинема".1576303 фи 17 фиг. тической цепи, а ведомое колесо - сприводным валом дополнительной кинематической цепи, причем основная идополнительная управляемые муфты установлены на выходном валу соответствующей цеПи и связаны с системойуправления посредством дополнительновведенных датчиков обратной связи.1576303 Физ. ю ставитель А.Увар хред Л.Сердиц:ова Рогу актор ректор Л.Натан аказ 1817 Тираж 694 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр113935, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 НТ СС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, уп,Гагарина, 101