Самоустанавливающаяся головка робота

, (5154 В 23 Р 19(04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВф 1103980) кл. В 23 Р 19/04, 1983 .(57) Изобретение относится к промышленной робототехнике и может бытьиспользовано в машино- и приборостроении, Целью изобретения являетсяповышение точности и быстродействияпозиционирования за счет возможности дискретного управления жесткойсвязью между рабочими,и несущими .элементами головки. Если положениеприсоединяемой детали или инструмен-,та не соответствует требуемому, то274902 оно исправляется самоустанавлявающей ся головкой, Это производится следующим образом. После останова руки робота по сигналу датчика 63 о достикении порогового усилия вырабать- ваются команды на переклочение электромагнитов 35, 36 и 26, 27, что. обеспечивает прерывание жесткой связи шайбы 34, двухподвижного сферического подшипника 33 и штока, 12 с корпусом 23, а также включение каналов:приема информации от датчиков 24, В ргзультате шток 12 вместе с платформой 11 и механизмом 7 с инструментом и/или деталью под действием силы тяжести элементов, свяэанных со штоком, и силы тяги электро 1магнита 36 разворачивается относительно точек контакта инструмента или детали на кромке отверстия.Датчики 24 непрерывнс выраба 1 ывают инИзобретение относится к промь;шленной робототехнике и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для автоматизации операций обработки и сборки изделий,Целью изобретения является .,овьшение точности и быстродей тв,я позиционирования.На фиг.изображен работотехнический комплекс, использующий само устанавливающуюсп головку., на фиг,2- самоустанавливающаяся гоповка, разрез, на Фиг, 3 - разрез А-А на Фиг.; на Фиг. 4 - разрез Б-Б на Фиг. 1; нафиг. 5 - фазы взаимного положгния 15 элементов головки в процессе работы. Устройство содержит основание (Фиг. 1), оборудованное опорой 2 для собираемого (обрабатываемого) изделия 3, Голонка 4 закреплена на ,руке 5 промышленного робота 6. Механизм 7 служит для закрепления инструмента и выполнен сменным ;";од различные инструменты. Комплекс снабжен магазином 8, в котором размещены в определенном порядке различнь:е механизмы 7 в , схваты, пневмошпиндели с. инструментами и т.д, Лля управления работой комплекса необходимы микро -Формацию об углах поворота штока,которая анализируется в блоке управления. На основе анализа формируются команды прецизионным двигателямперемещающим с заданной дискретностью шага корпус 23, а с ним шток синструментом или деталью,к центруотверстия заготовки по кратчайшейтраектории. Достижение центра отверстия регистрируется датчиком 63по сигналу снижения усилия. Головкапозволяет управлять процессом сопряжения объектов сборки путем выполнения прецизионными двигателями точ"ных перемещений детали, находящейсяв схвате, которые вынуждают детальсовершать угловые перемещения, способствующие определению ее положения соответствующего минимальнойвеличине сборочного усилия, регистрируемого датчиком 63. 5.ил. процессор и соответствующие устройства, располагаемье в блоке 9 управления. Механизм 7 соединен с головкой 4 посредством узла 10 крепленияи подвода энергопитания (Фиг. 2),содержащего платформу 11, закрепленную на конце штока 12, и фланец 13,Платформа 11 снабжена ограничителем14 смещения головки 4 относительномеханизма 7. Во Фланце 13 выполненоконическое отверстие 15, угол конуса которого соответствует углу конуса ограничителя 14 относительно смещения. Платформа 11 и фланец 13 снабжены торцовой канавкой 16, в которую вложено уплотнительное кольцо7, служащее для герметизации стыка.Платформа 11 снабжена тремя кулачками 18, работающими от пневмопривода(не показан) и предназначенными длязакрепления механизма 7 на головке 4,Головка 4 состоит из основного корпуса 19, жестко соединенного с рукой 5 робота б, Внутри неподвижного корпуса 19 установлены два дополнительных концентрично расположенных подвижньх корпуса, Наружный дополнигельный корпус 20 установлен с возможностью вертикального перемещениявдоль оси корпуса 19. на котором закреплено фиксирующее кольцо 21, служащее для ограничения осевого пере-мещения подвижного корпуса 20, Внутри корпуса 20 находится узел 22 регистрации и компенсации угловых смещений, состоящий из внутреннего дополнительного корпуса 23, на которомрасположены четыре датчика 24 угловых смещений штока 12 и механизм 1 О25 фиксации углового положения штока 12, состоящий из пары электромагнитов 26 и 27. Электромагнит 26 содержит сердечник 28 и обмотку 29,Электромагнит 27 закреплен на штоке12 и содержит сердечник 30 и обмотку 31. Электромагнит 26 установленв корпусе 23 с возможностью вертикального перемещения. Пружины 32являются возвратными. Сферический 2 Оподшипник 33 одной своей частью жестко укреплен на шайбе 34 и другой снатягом сопряжен со штоком 12. Электромагнит 26 имеет вогнутую сферическую поверхность, а электромагнит 2527 - соответствующей ей выпуклую поповерхность, причем цент сферы совпадает с центром сферического подшипника 33.Электромагниты 35 и 36 жестко закреплены в корпусе 23 и предназначены для фиксации положения шайбы 34,и тем самым - сферического подшипника 33 относительно корпуса 23. Электромагнит 35 состоит иэ сердечника 37 и обмотки 38, а электромагнит 35 36 - из сердечника 39 и обмотки 40, Кольцевая расточка 41 служит для центрирования шайбы 34 с подшипником 33 относительно корпуса 23, Подвижный элемент 42 датчиков 24 непод Овижно закреплен на штоке 12 и служит для измерения угловых смещений пттока, Четыре пружины 43 предназначе; ны для центрирования штока 12 относительно корпуса 23. Тарельчатая прулана 44 жестко соединена с корпусом23 и электромагнитом 45, содержащим ,сердечник 46 и обмотку 47, Пружины48 жестко соединены с корпусом 20 и электромагнитом 49, содержащим 50 сердечник 50 и обмотку 51, Головка 4 снабжена механизмом 52 двухкоординатного развеса,состоящим из подвижной платформы 53 и двух взаимно перпендикулярных направляющих 54 и 55 55 качения, Направляющая 54 позволяет осуществить линейные перемещения корпуса 23 относительно подвижной плат 12749024формы 53, а направляющая 55 - линейные перемещения подвижной платформы 53 вместе с корпусом 23 относительно корпуса 20, Платформа 53 несет оппозитно расположенные презиционный двигатель 56 линейных перемещений (например, пьезокерамический вибродвигатель) и датчик-преобразователь 57, жестко закрепленные на подвижной платформе 53. Корпус 20 несет жестко закрепленные оппозитно расположенные прецизионный двигатель 58 линейных перемещений и датчик- преобразователь 59 (Фиг, 3), Пружины 60 предназначены для центрирования корпуса 23 относительно подвижной платформы 53 (направление Х, фиг. 3) Пружины Ъ 1 спужат для центрирования подвижной платформы 53 относительно корпуса 20 (направление у фиг. 3). Электромагнит 44 предназначен для Фиксации положения корпуса 23 относительно подвижной платформы 53, электромагнит 49 - для фиксации положения корпуса 20 относительно подвижной платформы 53 . Элементы 62 предназначены для фиксации узла 22 в вертикальном направлении, передачи осевых нагрузок от узла 22 на корпус 20, а также для предотвращения перекоса узла 22 относительно вертикальной оси подвижного корпуса 20Датчик 63 жестко закреплен на неподвижном корпусе 19 и служит для регистрации осевого усилия сборки.Пружина 64 является возвратной.Самоустанавливающаяся головка работает, следующим образом.В соответствии с программой, заложенной в блок 9 управления, робот 6 с постоянно закрепленной головкой 4 на руке 5 подходит к нужной позиции магазина 8. При этом кулачки 18 разведены, электромагниты 26 и 27 запитаны номинальным напряжением и имеют одинаковую полярность, благодаря чему они отталкиваются на вели" чину малого зазора. Электромагниты 45 и 49 обесточены и за счет пружин 44 и 48 расположены на расстоянии малого зазора от подвижной платформы 53, Электромагнит 35 запитан номинальным напряжением 24 В. Шайба 34 вместе со сферическим подшипником 33 притянута к магниту 35 и сцентрирована относительно корпуса 23 по расточке 41. Электромагнит 36 обесточен. Двигатели 56 и 58 работают в режиме ожидания, характеризуемого3подачей ня электроды на.пряжения 10122 ат номинального при резонанснойчастоте или подачей номинального напряжения зареэокансной частоты, прикотором тяговое усипие в 10-15 разменьше усилия самоторможекия. Таким образам создается возможность перемещения узла 22 в горизонтальномнаправлении и поворот штока 12 относительно центра подшипника. 33. Приэтом сигналы с датчиков 24, 57 и 59не поступают в блок 9 управленияПри опускании рукч 5 робота 6 ограничитель 14 входит в коническоеотверстие 15 механизма 7, что обеспечивает их центрирование. При контакте платформы 11 и Фланца 13 блок9 управления выдает сигнал на сведечие кулачков 18 на запитку магнитов45 и 49 номинальным напряжением и няпереключение полярности одного изэлектромагнитов 26 и 27, т.е. Фиксацию штока 12, После этого робот 6совершает запрограммированный циклманипулирования, При этом сборочныйили режущий инструменты эякреппеныв механизме 7,По окончании цикла рука 5 вносится в рабочую зону няд заготовкой 3,располагаемой ка опоре 2, и робот 6,опуская руку 5, осуществляет сборкудеталей, Если положение вставляемойдетали или инструмента ке соответствует заданному, то это положение исправляется головкой 4. Рука 5 опус 35кается до тех пор, пока датчик 63 незарегистрирует достижение порогового усилия сборки. Пс этому сигналублок 9 вырабатывает команды ка останов руки 5, переключение полярностиодного из магнитов 26 и 27 (расфиксация штока 12), отключение магнита 35, включение магнита 36 и каналов приема информации от датчиков24 (положекие а, Фиг 5). В результате шток 12 вместе с платформой 11и механизмом 7, присоединяемой деталью или инструментом и электромагнитом 27 под действием силы тяги магнита 27 и силы веса системы (погоже -5 Оние ВФиг. 5) свободно поворачивается относительно хорды кромочкогодвухточечного контакта деталей. Возможность такого движения обеспечивается снятием при отключении магнита35 жесткой связи корпуса 23 со штоком 12 и превышением момента сил тяги и веса и момента сил трения пружин 43. При этом датчики 24 непрерыв-,1274902ко вырабатывают информацию о динами-ке поворота, поступающую в блок 9управления. После поворота на малыйугол штока 12 блок 9 вырабатываетсигнал ка изменение полярности одного из магнитов 26 и 27 (фиксацииповорота штока 12),выключение электромагнита 36 и включение магнита Зэ"(Фиксация шайбы 34 относительно корпуса 23). Совокупность показаний четырех датчиков 24, а также последовательность их поступления в блок 9управления однозначно определяют направление отданного положения кцентру отверстия заготовки 3 по перпендикуляру к центру хорды крамочнагодвухточечного контакта. Это направление является следом пересеченияплоскости качания штока 12 и поверхности заготовки 3,Далее блок 9 вырабатывает команды на переключениеполярности одного иэ магнитов 26 и27 (расфиксация штока 12), отключение магнитов 45 и 49, включение датчиков 57 и 61 и двигателей 56 и 58.Ло этим командам двигатели 56 и 58записываются номинальным напряжениемрезонансной частоты и, развивая тягудо 5 Н, перемещают корпус 23 в горизонтальной плоскости (положение 5,Фиг. 5) в направлекии полной компен:яции угла перекоса яы, что фиксируется цатчиками 24, 57 и 59. Послеэтого вырабатываются команды на фик"сяцию штока 12 переключением поляркости магнитов 26 и 27 и на реверсдвигателей 56 и 58, которые с заданной дискретностью шагового режимаперемещают корпус 23 и вместе с нимшток 12 с детапью к центру отверстияв заготовке 3 (положение Г, фиг.5).Достижение центра отверстия регистрируется датчиком 63 по резкому снижению сборочного усипия. По етомусигкялу блок 9 управления вырабатыег команды на расфиксацию повороташтока 12 переключением полярностимагнитов 26 и 27, включение стандартного цикла управления двигателями56 и 58, продолжение опускания руки5 робота, Стандартный цикл заключается в управлении двигателями такимобразом, что корпус 23 совершаетколебательные движения в направлениях х и у (фиг, 3). При этом шток 12вместе с присоединяемой деталью совершает также колебания, ограничива"емые стенками отверстия заготовки 3ет избежать заклинивания деталей.Окончание цикла сборки производится при конечном положении собираемых (обрабатываемых) деталей, что отражено в программе, или по показаниям датчика 63, когда скончанию сборки соответствует определенное . положение деталей и возрастание усилия сборки. По этим сигналам блок управления подает команду на разжим 10 схвата и освобождение собираемой детали и/или отвод руки ПР в исходное положение или следующее для продолжения цикла,15Формула изобретения Самоустанавливающаяся головка робота, содержащая основной корпус-, ,два дополнительных корпуса, концентрично расположенных внутри основного корпуса, один из которых - наружный подпружинен к основному корпусу в осевом направлении, а другой - внутренний подпружинен в плоскости, перпендикулярной его оси, шток, установленный во внутреннем дополнительном корпусе и связанный с ним через сферический подшипник, платформу с механизмом для закрепления инструмента, установленную на одном . конце штока, две пары электромагнитов, электромагниты одной из которых выполнены со сферическими рабочими поверхностями, один иэ электромагнитов пары расположен во внутреннем дополнительном .корпусе, а другой - на другом конце указанного штока, датчики угловых перемещений платформы и датчики перемещений наружногодополнительного корпуса в осевом направлении и внутреннего дополнительного корпуса в плоскости, перпендикулярной оси, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышенияточности и быстродействия позиционирования, она снабжена дополнительной(третьей) парой электромагнитов,установленных на внутреннем дополнительном корпусе, шайбой из магнитопроводного материала, связанной со штоком через сферический подшипниК, иустановленной между полюсами электромагнитов дополнительной (третьей).пары, промежуточной платформой с выполненными на ней взаимно перпендикулярными направляющими канавками,установленными внутри наружного дополнительного корпуса с воэможностьювзаимодействия через дополнительновведенные в устройство шарики, расположенные в указанных направляющих канавках, с внутренним и наружным дополнительными корпусами, и по крайней мере двумя прецизионными линейными двигателями, один из которых.установлен на промежуточной платформе с возможностью взаимодействия свнутренним дополнительным корпусом,.а другой - на наружном дополнительном корпусе с возможностью взаимодействия с промежуточной платформой,при этом электромагниты второй парырасположены по обе стороны от про.межуточной платформы и один из нихупруго связан с внутренним дополнительным корпусом, а другой - с наружным,1274902 оставитель С,Новехред И.Попович 1 иколайчу еда орректор Г.Реветн Заказ 6521 исноСР В 3035,я на изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгоро оектная, 4 Тираж 1001 ПИ Государственного делам изобретений и Москва Ж, Раушск